基于可变长时隙机制的水下传感器网络MAC协议-论文.pdf

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1、JournalofComputerApplicationsISSN1001．90812014．07．．10计算机应用，2014，34(7)：1947—1950，1982C0DENJYIIDUhttp：／／www．joca．an文章编号：1001—9081(2014)07—1947—04doi：10．11772／j．issn．1001-9081．2014．07．1947基于可变长时隙机制的水下传感器网络MAC协议田志辉，金志刚，王颖(1．天津大学电子信息工程学院，天津300072；2．61660部队，北京100089)(通信作者电子邮箱z~in

2、@tju．edu．cn)摘要：通过研究水声通信的特点，分析水下物体的运动特性，提出了一种基于可变长时隙机制的水下传感器网络MAC协议。新协议中，传感器节点会周期性获取邻居节点的位置信息，并根据节点间相互距离的变化自适应地调整信道预约时隙长度，当节点由于运动引起网络区域收缩，节点之间距离变小时，预约时隙长度变小，反之，时隙长度增大。可变长时隙机制，提高了信道时隙资源的利用率。仿真结果表明，动态环境下新协议相对现有的协议在有效网络吞吐量性能上提升l5％左右。关键词：介质访问控制协议；水下无线传感器网络；时隙；运动预测；有效网络吞吐量中图分类号：T

3、P393文献标志码：AVariable-lengthslotbasedMACforunderwaterwirelesssensornetworksTIANZhihui，JINZhigang，WANGYing，(1．SchoolofElectroniclnfornmtionEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072，China；2．Unit61660，Beijing100089，China)Abstract：Amotionmodelofunderwatersensornodewasanalyzed，a

4、ndanewMediumAccessControl(MAC)protocolofunderwatermobilesensornetworksbasedonvariable—lengthslots：VSFAMAwasproposed．InVSFAMA，thelengthoftime—slotwouldbeadaptiveadjustedaccordingtosensorlocationthatmeasuredperiodically，whichwaspositivelycorrelatedtothedistancebetweennodes．Ne

5、wprotocolmadebetteruseofthetime-slotresourceinunderwatersensornetworks．NS-2simulationresultsshowthatVSFAMAcangetabout15％highernetworkgoodputunderthecircumstanceofmotion．Keywords：MediumAccessControl(MAC)protocol；UnderwaterWirelessSensorNetwork(UWSN)；time-slot；motionpredictio

6、n；goodput协议分别受限于带宽和编码问题，未能成为水下网络MAC协0引言议的主流。基于竞争的协议分为随机多址协议和基于信道预水下传感器网络(UnderwaterWirelessSensorNetwork，约类协议，前者协议结构简单，实现方便，但数据包冲突概率UWSN)已经成为现有的一种理想的探索和观察海洋的工具，随着节点业务量的增加呈指数增长，不适用于突发数据场景；在以下方面都有很大的应用：海洋学数据收集、污染监测、水后者基于信道预约类协议，如R—MAC协议，冲突避免机制底探索、灾难避免、救助导航、军事战略观察应用、矿产资源勘复杂，网络

7、延迟大，水下网络的动态特点引起的节点位置不确探、地震监测、海底输油管道泄漏监测、水下建筑物的辅助，以定性影响其预约的精确度，使得R-MAC在长传输时延的网络及生态监测等I3j。但是，海洋环境的特性给传感器网络的中吞吐量性能表现欠佳；又如SlottedFAMA协议，分时隙预构建带来了很多困难，比如：功耗问题、长且可变的传输时延、约发送机制，以最大传输距离作为划分时隙的依据，很好地解有限的可用带宽、高误比特率等，同时，由于受到洋流及海浪决了节点通信隐藏终端叫等问题，但是最大的时隙长度将导的作用，整个UWSN网络始终处于运动状态，因此，现有的致大量

8、的空闲信道资源，因此SlottedFAMA协议的信道利用较完善的应用于陆地无线网络的介质访问控制(Medium率低，网络吞吐量相对较低，同时也没考虑节点位置动态变化