定向接收低冲突率水声网络媒体接入控制协议

来源：电子与信息学报杂志2024年第3期北京时间：

作者：郑茂醇, 韩笑, 葛威, 孙瑶, 殷敬伟

单位：1.哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室 哈尔滨 1500012.海洋信息获取与安全工信部重点实验室(哈尔滨工程大学) 工业和信息化部 哈尔滨 1500013.哈尔滨工程大学水声工程学院 哈尔滨 150001

摘要：在全向水声通信网络场景中，较大的传播时延和较高的数据包碰撞率严重影响了网络性能。相比全向接收技术，声矢量传感器的声压和振速通过线性加权组合可以形成单边指向性，实现定向接收某个方向上的信号，进而提高网络的空间复用率。该文首先分析了声矢量传感器定向接收模式下的网络中断概率，验证定向接收技术网络应用的可行性。然后，提出了定向接收低冲突概率媒体接入控制协议(DRLCP-MAC)。该协议利用指向性接收波束握手机制建立稳定的数据传输链路，通过状态转移策略构建多对并行通信链路，缩小虚拟载波监听范围，提高网络的空间复用度。仿真结果表明，与水下冲突避免多址接入协议(MACA-U)和时隙地面多址接入协议(Slotted-FAMA)相比，DRLCP-MAC协议使信道接入成本降低了约50%和60%，网络吞吐量提升了约60%和400%，端到端时延降低了约50%和85%。

关键词：水声网络, 定向收信, 矢量传感器, 媒体接入控制协议

基金资助：国家杰出青年科学基金(62125104)