具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参照图1，本发明实施例提供一种基于碰撞分类的定向水声网络媒质访问控制方法，包括：

通过第一子信道和第二子信道向接收节点同时发送DRTS信号，并设置定时器；

所述第一子信道用于传输DRTS信号和DCTS信号，所述第二子信道用于传输DRTS信号、DCTS信号、DATA和DACK信号；

当在所述定时器时间范围内接收到来自所述第一子信道和所述第二子信道返回的DCTS信号时，判断所述接收节点处于空闲状态，并通过所述第二子信道与所述接收节点进行数据通信。

其中，在本发明实施例中的定向水声网络与水声网络中的大多数媒质访问控制方法不同，本发明实施例的媒质访问控制方法将水声网络分为第一子信道和第二子信道，第一子信道只用于传输DRTS和DCTS，第二子信道用于传输DRTS、DCTS、DATA和ACK，这两个子信道互不干扰，可以同时发送信号，为了提高数据传输效率和网络吞吐量，第二子信道比第一子信道占用更多的信道带宽。当发送节点空闲时，通过第一子信道和第二子信道同时向接收节点发送DRTS信号，并设置定时器。若在定时器时间范围内通过第一子信道和第二子信道接收到返回的DCTS信号，则判断接收节点处于空闲状态，通过第二子信道与接收节点进行数据通信。

进一步作为优选的实施方式，所述控制方法还包括：

当在所述定时器时间范围内接收到来自所述第一子信道返回的DCTS信号且未接收到来自所述第二子信道返回的DCTS信号时，判断所述接收节点处于聋节点状态，并根据发送队列向下一个节点发送DRTS信号。

其中，在定向水声网络中，当发送节点向接收节点发送数据包时，接收节点因为在发送节点发现的天线波束关闭而无法向发送节点回复，从而导致发送节点多次重传，这将造成“聋”节点问题定向水声网络中的每个节点设置有多个定向天线波束，用于定向传输数据。每个节点通过水声网络初始化过程获得所有节点的位置，节点通过定向天线波束向节点进行通信。当节点A有一个数据包要发送到节点B，此时，节点A使用定向天线波束向节点B和该方向上的其他相邻节点定向发送请求发送DRTS信号。节点B接收到DRTS信号后，通过定向天线波束向节点A定向回复DCTS信号。该方向的相邻节点接收到节点A发送的DRTS信号后，将关闭相应方向的天线波束。如，邻节点C和D关闭了波束3。如果此时节点C有数据要发送给节点D，节点C将使用波束2向节点D发送DRTS信号。但是，因为节点D关闭了波束3，所以在此时节点D无法向节点C回复DCTS信号，导致节点C多次向节点D重复发送DRTS信号。“聋”节点问题造成节点间的不公平竞争，降低吞吐量，降低网络效率。在本发明实施例中，通过第一子信道和第二子信道进行数据传输，可以判断节点是否处于聋节点状态，其波束是否关闭。发送节点通过在定时器时间范围内接收到来自第一子信道返回的DCTS信号且未接收到来自所第二子信道返回的DCTS信号时，判断出接收节点处于聋节点状态，根据发送队列向下一个节点发送DRTS信号，不会重复向聋节点发送DRTS信号，提高了水声网络的吞吐量。

进一步作为优选的实施方式，所述控制方法还包括：

当在所述定时器时间范围内未接收到来自所述第一子信道或所述第二子信道中任意一个子信道返回的DCTS信号时，判断所述接收节点处于碰撞状态，并在等待一段时间后重新向所述接收节点发送DRTS信号。

其中，若发送节点在定时器时间范围内未通过第一子信道和第二子信道接收到接收节点的DCTS信号时，判断接收节点处于碰撞状态。碰撞状态为发送节点向接收节点发送DRTS信号，同时接收节点也向发送节点发送DRTS信号，即发送节点想向接收节点传输数据，同时接收节点也想向发送节点传输数据，此时为碰撞状态。发送节点判断得到接收节点处于碰撞状态时，会随机等待一段时间后重新向接收节点发送DRTS信号。本发明实施例通过第一子信道和第二子信道返回的信号情况，判断接收节点此时的状态，能够提升水声网络的吞吐量。

进一步作为优选的实施方式，所述与所述接收节点进行数据通信，包括：

通过所述第二子信道向所述接收节点发送DATA；

当通过所述第二子信道接收到所述接收节点发送的DACK信号时，完成数据通信过程。

其中，发送节点通过第一子信道和第二子信道的信号回复情况，判断此时接收节点为空闲状态，通过第二子信道向接收节点发送数据包(DATA)，当通过第二子信道接收到接收节点反馈的DACK信号时，完成数据通信过程。

另一方面，本发明实施例还提供了一种基于碰撞分类的定向水声网络媒质访问控制方法，包括：

当处于空闲状态时，通过第一子信道和第二子信道接收DRTS信号，并通过所述第一子信道和所述第二子信道向发送节点发送DCTS信号，与所述发送节点进行数据通信。

其中，接收节点处于空闲状态时，会同时通过第一子信道和第二子信道接收到DRTS信号，此时接收节点会分别通过第一子信道和第二子信道向发送节点发送DCTS信号，向发送节点表明此时接收节点处于空闲状态，可以进行数据通信。

进一步作为优选的实施方式，所述控制方法还包括：

当处于聋节点状态时，通过所述第一子信道接收DRTS信号，并通过所述第一子信道向所述发送节点发送DCTS信号。

其中，接收节点处于聋节点状态时，会关闭第二子信道，不能进行数据通信同时也不能通过第二子信道接收到发送节点发送的DRTS信号，但是第一子信道没有关闭，接收节点可以通过第一子信道接收到发送节点发送的DRTS信号，并通过第一子信道向发送节点回复DCTS信号，向发送节点表明接收节点此时处于聋节点状态。

进一步作为优选的实施方式，所述控制方法还包括：

当处于碰撞状态时，通过所述第一子信道和所述第二子信道接收DRTS信号，并选择退避。

其中，接收节点处于碰撞状态时，接收节点同时通过第一子信道和第二子信道接收到发送节点发送的DRTS信号，但是接收节点选择退避，不向发送节点发送任何信号，向发送节点表明此时接收节点处于碰撞状态。

另一方面，本发明实施例还提供了一种基于碰撞分类的定向水声网络媒质访问控制方法，包括：

当处于空闲状态时，通过第一子信道和第二子信道接收DRTS信号；

根据所述DRTS信号确定接收节点不是目的节点，将第二子信道标记为关闭状态。

其中，邻节点在空闲状态时通过第一子信道和第二子信道接收到来自发送节点发送的DRTS信号，根据DRTS信号判断自身节点是否为DRTS信号的目的节点，若是则此时邻节点成为接收节点，与发送节点进行数据通信；若不是DRTS信号的目的节点，此时邻节点会关闭第二子信道，并不会关闭第一子信道同时也不会向发送节点回复。

本发明的流程具体包括：本发明实施例对水声网络中的每个节点设置两个子信道，第一子信道只用于传输DRTS和DCTS，第二子信道用于传输DRTS、DCTS、DATA和ACK，发送节点通过第一子信道和第二子信道的信号回复情况判断接收节点状态，若发送节点在一定时间内通过第一子信道和第二子信道接收到来自接收节点的DCTS信号时，判断接收节点处于空闲状态，进一步与接收节点进行数据通信；若发送节点在一定时间内只通过第一子信道接收到来自接收节点的DCTS信号时，判断接收节点处于聋节点状态，暂停与接收节点的通信并根据发送队列向下一个节点发送DRTS信号，开始新的通信过程；若发送节点在一定时间内并没有通过第一子信道和第二子信道接收到来自接收节点的DCTS信号时，判断接收节点处于碰撞状态，会随机等待一段时间再重新通过第一子信道和第二子信道向接收节点发送DRTS信号。

综上所述，本发明实施例具有以下优点：本发明实施例的媒质访问控制方法将水声信道划分为两个子信道，节点在子信道上传输相应的数据和信号。发送节点可以根据接收节点方反馈的信号类型和子信道来确定接收节点的当前状态，区分无碰撞、普通碰撞和“聋”节点问题三种情况，本发明实施例中的网络节点能够做出不同的响应解决“聋”节点问题，从而提升水声网络效率和吞吐量。

在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。

此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-On ly Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。