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高性能水下传感器网络多信道MAC协议
  • ISSN号:1006-7043
  • 期刊名称:哈尔滨工程大学学报
  • 时间:2015.7
  • 页码:987-991
  • 分类:TP393[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]天津大学电子信息工程学院,天津300072, [2]广西信息科学实验中心,广西桂林541004
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61162003,61202379); 海南省应用技术研发与适用推广专项基金资助项目(ZDXM2014086); 广西信息科学实验中心基金资助项目(LD15030X)
  • 相关项目:水下传感器网络可信保障机制及其在青海湖、三江源流域监测应用关键技术研究
中文摘要:

为解决水下无线传感器网络中由于水声信号传播的时-空不确定性引起的空间公平性问题,并有效实现多信道通信,提出了一种基于单收发器的水下多信道MAC协议,即SFM-MAC。该协议利用水下定位信息进行时空信息转换,避免全网同步;通过RTS/CA/CL/CTS握手机制避免多信道隐蔽终端问题,并实现公平接入。采用马尔科夫链构建了控制信道的预约模型,理论分析并计算了考虑预约碰撞条件下的多信道MAC协议的理论吞吐量。仿真实验表明:SFM-MAC的网络公平性指数较传统RTS/CTS类协议提高15%;在2个业务场景下,网络有效吞吐量较单信道水下MAC协议SFAMA和多信道水下MAC协议UMMAC分别提高60%~70%及12%~15%,证明SFM-MAC可以有效提高网络公平性与网络吞吐量。

英文摘要:

This paper proposes a multi-channel medium access control( MAC) protocol named SFM-MAC to tackle the spatial fairness problem that results from the spatial-temporal uncertainty in underwater sensor networks( UWSNs) and to realize multi-channel communication. SFM-MAC enables hosts to utilize multiple channels via only one transducer. The proposed protocol,combining with the location information,fairly accesses channels and avoids the multi-channel hidden terminal problem by a RTS / CA / CL / CTS handshaking scheme. The Markov chain was used to build the reservation model of the control channel,and the theoretical throughput of the multi-channel MAC protocol under the reservation collision condition was analyzed and computed. The simulation results show that comparing with the traditional RTS / CTS protocol,SFM-MAC achieves a better fairness index that increases by15%. Additionally,the results showed that SFM-MAC outperforms slotted FAMA and UMMAC in terms of network throughput by 60% ~ 70% and 12% ~ 15% in two representative network scenarios,respectively,proving that SFMMAC can effectively improve network fairness and throughput.

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期刊信息
  • 《哈尔滨工程大学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人民共和国工业和信息化部
  • 主办单位:哈尔滨工程大学
  • 主编:杨士莪
  • 地址:哈尔滨市南岗区南通大街145号1号楼
  • 邮编:150001
  • 邮箱:xuebao@hrbeu.edu.cn
  • 电话:0451-82519357
  • 国际标准刊号:ISSN:1006-7043
  • 国内统一刊号:ISSN:23-1390/U
  • 邮发代号:14-111
  • 获奖情况:
  • 工信部科技期刊评比"优秀期刊奖",中国高校科技期刊评比"精品期刊奖","北方十佳期刊奖",首届黑龙江省政府出版奖--优秀期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:11823