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一种针对树形拓扑网络的混合MAC协议
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2018-01-19
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目前，水下无线通信仍是具有较为挑战性的研究领域。电磁波在水下的传播频率非常低（范围为30 Hz - 300 Hz），并且可传输范围也非常小（约20 m）。因此，不再适合用于实现水下无线传输。同样，光波在水下环境中散射问题严重，亦无法用于远距离传输。到目前为止，声学通信是水下通信物理层的最佳选择之一。但是，由于水声通信相较于陆地无线通信具有长传播时延、低带宽、高误码率以及复杂的多径衰减等特征，因此水下传感网络（ UWSN）需要与陆地无线传感网络不同的MAC解决方案。在水下环境中，水下设备的移动以及温度、盐碱度、压力值等都在不断变化，这些都会严重影响信号的传播。
在树形拓扑水声传感网络中，时分多址（ TDMA）机制存在信道利用率低的问题。为此，提出一种轻量级的流量自适应随机访问与TDMA的混合MAC协议。该协议在网络流量较低时采用S-ALOHA竞争机制提高信道利用率，运用最优化算法计算分配给簇内子节点的最大发送概率，通过流量自适应的灵活时隙分配机制以适应不同的网络流量。实验结果表明，该协议不仅能够提高树形拓扑网络中节点的通信效率，能减少子节点的等待时间。
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