多跳水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)性能分析?

田向陽 劉 漩

（91388部隊 湛江 524022）

多跳水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)性能分析?

田向陽 劉 漩

（91388部隊 湛江 524022）

在多跳水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)中MAC協(xié)議的性能有所抑制，同時由于存在較長的網(wǎng)絡(luò)傳播延時RTS-CTS協(xié)議的效能也大大折扣。論文建立了基于競爭的MAC協(xié)議模型，用來分析在簡單線性拓?fù)渌晜鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)中Aloha協(xié)議的性能。對該模型的評估顯示Aloha協(xié)議對通信負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模都極為敏感。

多跳水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)；Aloha協(xié)議；介質(zhì)訪問控制

1 引言

水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)受到傳輸帶寬和傳播延遲兩方面的限制。在網(wǎng)絡(luò)中，傳感器把本身產(chǎn)生的以及來自上級節(jié)點的信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)，然后通過網(wǎng)關(guān)把水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)起來。用于這種網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議必須考慮到其特有的傳輸模式、帶寬限制以及傳輸延時。傳統(tǒng)的RTS-CTS機(jī)制即使在跳躍數(shù)不多的網(wǎng)絡(luò)中也是低效的。除非使用巨大的數(shù)據(jù)幀，否則當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸延時極為嚴(yán)重時基于競爭MAC協(xié)議也是低效的［1-3］。

水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性在于網(wǎng)絡(luò)中的信息傾向于一種特殊的傳輸模式。因為所有感應(yīng)器產(chǎn)生的信息都流向網(wǎng)關(guān)，所以感應(yīng)器中的來自于別的節(jié)點的信息量和它與網(wǎng)關(guān)之間的跳數(shù)成反比。這導(dǎo)致信息越靠近網(wǎng)關(guān)它產(chǎn)生堵塞的可能性就越大。

在一個多跳拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，除了網(wǎng)絡(luò)信息傳輸特性外其他的一些因素也使得對MAC協(xié)議性能分析變得復(fù)雜。這些因素包括半雙工傳輸?shù)奶匦?，信息時間和空間的不同產(chǎn)生傳輸損耗也不同。這使得對誤碼率和線路連通性建模變得困難，同時也帶來了評估上的限制，比如可靠性和復(fù)雜拓?fù)湓u估［4］。本文定義了問題空間并且建立一個研究在簡單多跳拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（如圖1）中Aloha協(xié)議性能的模型。該模型可以擴(kuò)展到更為復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如多分枝樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

該模型提供了一種計算網(wǎng)絡(luò)預(yù)期通信量和任意傳感器的幀傳到網(wǎng)關(guān)的概率的方法。同時也提供了為各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確定合適Aloha協(xié)議的有用依據(jù)。這個模型的評估表明Aloha協(xié)議在簡單小負(fù)荷水聲系統(tǒng)具有適用性。

圖1 線性拓?fù)鋱D

2 問題空間

2.1 目標(biāo)協(xié)議

基于競爭MACMAC協(xié)議會限制介質(zhì)訪問控制的性能，所以一個節(jié)點接入網(wǎng)絡(luò)不需要事先和其他節(jié)點調(diào)試。這些協(xié)議大體上分為兩類：Aloha協(xié)議，這一類協(xié)議不考慮介質(zhì)目前狀態(tài)，另一類是載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議（CSMA），這類協(xié)議則考慮介質(zhì)目前狀態(tài)。為了使CSMA能有效的工作，傳感器在它所傳輸?shù)男畔⑼渌?jié)點的信息發(fā)生沖突的情況下必須在某種程度上能決定其正確性。無線介質(zhì)的本質(zhì)使得這種檢測變得重要起來。在無線電廣播頻率（RF）范圍內(nèi)這個問題的解決辦法是使用一類MAC協(xié)議，這類MAC協(xié)議通過使用動態(tài)訪問預(yù)留表來避免碰撞，例如著名的RTS-CTS交換。這可以減少卻并不能消除沖突［5～7］。

Aloha協(xié)議在傳輸前不考慮介質(zhì)的狀態(tài)，這就減少了延遲帶來的影響，因此對它的分析相對簡單一些。當(dāng)進(jìn)行幀的接收時介質(zhì)的狀態(tài)處于易于接受的狀態(tài)是至關(guān)重要。只有當(dāng)該幀需要被同一個傳輸過程中的多個節(jié)點接收時，相關(guān)的傳播延時才會被考慮進(jìn)來。因為傳播延時會讓顯著增長節(jié)點信息易損期。

2.2 使網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的因素

分析一個應(yīng)用于多跳水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)中的基于競爭MACMAC協(xié)議性能時有幾個因素是必須考慮的。

信息模式和信息流：一個傳感器會在不相關(guān)的時間隨機(jī)的或者周期性的生成信息。報告罕見或極端事件使用前一個生成模式，而報告流向監(jiān)視則使用后一個生成模式。如果信息是隨機(jī)產(chǎn)生的，那么它到來的過程可以按照泊松分布建模。如果各個傳感器產(chǎn)生信息是獨立的，那么信息的合成也將是一個泊松分布［8］。如果信息產(chǎn)生是周期性的，那么兩個節(jié)點之間信息到達(dá)時間的不同將會嚴(yán)格取決于節(jié)點之間傳播延時的不同。也許有人會認(rèn)為一個節(jié)點開始產(chǎn)生信息的時間是一個隨機(jī)變量。然而，信息產(chǎn)生過程一旦開始，那么除非被外力或者信息產(chǎn)生算法所改變，否則幀的托付周期在此節(jié)點的工作期限內(nèi)將會固定下來。因此，在周期性的信息傳輸模式中一旦發(fā)生了一次沖突，那么接下來的所有和這一來源點相關(guān)的幀都會繼續(xù)沖突下去。

另外一個問題是信息流模式自身的問題。如上所述，在水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)中所有的信息都流向唯一的目的地即網(wǎng)關(guān)。因此，在信息流向網(wǎng)關(guān)的過程中將會出現(xiàn)聚集現(xiàn)象。這一現(xiàn)象會增加所有信息生成策略發(fā)生沖突的可能性，但在周期性信息生成策略中它會增加一些傳感器永久丟失幀的可能性。這說明對于周期性信息生成模式的水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)來說基于競爭MAC協(xié)議也許不是一個好的選擇［9］。

可靠性服務(wù)要求：很多應(yīng)用要求信息能確保送達(dá)。像這樣的可靠性服務(wù)需要一直進(jìn)行幀的緩沖和轉(zhuǎn)發(fā)直到收到應(yīng)答為止。從數(shù)學(xué)分析上看，緩沖和轉(zhuǎn)發(fā)也許推翻了泊松分布關(guān)于節(jié)點信息傳輸模式的假設(shè)。進(jìn)一步說來，進(jìn)行應(yīng)答接收就增加了一個額外的信息易損期，因此潛在的沖突就增加了。

信道模型：水通道的幾個特性使建立清晰的性能模型成為困難。除了上面談到的傳播延時外，人們必須考慮到半雙工通信的性質(zhì)，時間和空間不同導(dǎo)致的信息損耗和單向性聯(lián)接的可能影響［10］。

在半雙工通信中，節(jié)點發(fā)送信息的優(yōu)先級比接受信息的優(yōu)先級要高。也就是說，如果發(fā)送信息工作和接受信息工作是同時進(jìn)行的，或者有一幀到達(dá)節(jié)點而該節(jié)點正在發(fā)送信息工作，那么對于幀信息的接收工作就會一直處于失敗狀態(tài)。而在信息發(fā)送方面，除非在下級鏈路該幀同來自其他節(jié)點的幀發(fā)生沖突，否則對發(fā)送工作沒有影響。如果幀到達(dá)節(jié)點時同其他的幀重疊，那么對于該節(jié)點來說這些幀就丟失了。然而，既然這些幀的其中之一來源于下級節(jié)點（拓?fù)淙鐖D1），那么拓?fù)鋵ο录壒?jié)點發(fā)出的信息將會比較有利。因為只有當(dāng)它與來自該節(jié)點下級節(jié)點的幀發(fā)生沖突時該幀才會丟失。

到目前為止我們僅僅討論了由沖突引起的幀丟失。幀也可能由于傳輸錯誤而丟失，這些錯誤的產(chǎn)生主要是由于信息在信道傳輸過程中的信息衰減。在水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，信息衰減由于時間和空間不同導(dǎo)致了信息損失模式變化很大且復(fù)雜，這使得為這些網(wǎng)絡(luò)傳輸錯誤建立一個精確的靜態(tài)模型成為一個巨大的挑戰(zhàn)。

信息損失在時間和空間上的不同可能會導(dǎo)致一些本來應(yīng)該是全雙工的網(wǎng)絡(luò)變成單工的。網(wǎng)絡(luò)可能因此被隔離開來了，在這種情況下上級節(jié)點部分和網(wǎng)關(guān)就處在了隔離狀態(tài)。在一些典型的拓?fù)渲?，這也許不會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的隔離，但是在需要可靠性服務(wù)的情況下將會需要通過其他的路徑來傳回應(yīng)答信息。

2.3 性能度量

在評價網(wǎng)絡(luò)性能時通信量和延時是典型的參考值。通信量必須考慮典型的信息流。既然在水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)中所有的信息都流向網(wǎng)關(guān)，那么只有到達(dá)網(wǎng)關(guān)的信息才反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的通信量。信息內(nèi)容的性質(zhì)決定了網(wǎng)絡(luò)特定性能要求。如果信息對時間敏感，那么把信息的延時變?yōu)樽钚【惋@得重要起來。然而如果信息對時間沒有嚴(yán)格要求，那么傳輸可靠性就比等待時間更為重要了。

因此，有三個參考值對傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能有明顯的影響：通信量，幀延時和傳感器節(jié)點發(fā)送信息的概率。這三項因素都依賴于每一跳幀的接收成功率［11］。

3 具體分析

作為分析Aloha協(xié)議在水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)適用性的第一步，我們需要建立該協(xié)議在一個簡單多跳線性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的性能模型。我們假設(shè)每個節(jié)點的有效傳輸范圍只是到達(dá)它臨近節(jié)點的一跳，并且沖突范圍比任何一個兩跳臨近節(jié)點的距離都要近。每一個節(jié)點立刻發(fā)出它所接受到來自上級臨近節(jié)點的每一幀［12］。該分析不考慮可靠性服務(wù)模式，也不考慮可能出現(xiàn)的捕獲效應(yīng)，如果一個幀和其他幀沖突的話就認(rèn)為此幀丟失。

3.1 問題方程

傳輸模式：假設(shè)每一個傳感器以平均λ幀每秒的速率產(chǎn)生數(shù)據(jù)的事件是隨機(jī)的，傳感器之間產(chǎn)生信息是獨立的。再假設(shè)每一個傳感器產(chǎn)生的幀都會遵循泊松分布。我們進(jìn)一步假設(shè)所有傳感器產(chǎn)生的幀的大小都是恒定的并且速率始終如一，這樣幀的傳輸時間就會是恒定，標(biāo)記為T。那么每一個傳感器的提供負(fù)荷（原始幀）就表示為λT。

性能度量：在本文分析中我們注重網(wǎng)絡(luò)的通信量。同時我們也關(guān)注每個節(jié)點的幀發(fā)送到網(wǎng)關(guān)的概率。

既然網(wǎng)絡(luò)的有效通信量是網(wǎng)關(guān)接收到的來自線性鏈路終點節(jié)點的信息量，那么我們在分析通信量的時候必須關(guān)注此鏈路最后一個節(jié)點On和網(wǎng)關(guān)之間能達(dá)到的最大通信量。網(wǎng)絡(luò)的通信量U(n)來表示，同時它也表示鏈路最后一個節(jié)點的通信量。通信量多少依賴于網(wǎng)關(guān)能成功接收來自于On的幀的多少。

Oi+1能否成功接收Oi的幀取決于Oi+1的狀態(tài)，是空閑的，正在查看它的下游臨近節(jié)點Oi+2發(fā)送的幀，還是自己本身正在發(fā)送幀。這些制約條件都是獨立存在的。Oi的傳送成功率Pi就是Oi+1的幀接收成功率，可寫作如下表達(dá)：

Pi=Pr｛Oi+1節(jié)點成功接收幀數(shù)|Oi節(jié)點傳送的幀數(shù)｝

問題現(xiàn)在就變?yōu)閷?dǎo)出各個Pi并把它們和網(wǎng)關(guān)的信息量聯(lián)系起來。一旦獲得了這些數(shù)據(jù)，那么Oi的幀到達(dá)網(wǎng)關(guān)的概率就是。同時這也是所有下級節(jié)點能成功接收此幀的概率。由此，幀的端到端延時可以通過幀成功穿過網(wǎng)絡(luò)的概率，累積傳輸量以及它到網(wǎng)關(guān)的傳播延時推導(dǎo)出來。

3.2 得到Pi和U(n)的方法

因為一個節(jié)點在發(fā)送信息前并不考慮在它一跳范圍內(nèi)的臨近節(jié)點是否正在進(jìn)行信息接收工作，因此當(dāng)臨近節(jié)點正在進(jìn)行幀接收工作時，信息易損期就變?yōu)榘l(fā)送時間的兩倍，也就是2T。為了得到Oi+1的接收成功率，我們必須確定所有可能的沖突源。我們假設(shè)沖突范圍比任意一個兩跳臨近節(jié)點對之間的距離都要近。只有距離接收節(jié)點一跳的距離的相關(guān)節(jié)點產(chǎn)生的信息才必須被考慮進(jìn)來，如圖2。因此，我們必須確定沖突節(jié)點集合Ci=｛Oi+Oi+1+Oi+2｝中的所有節(jié)點發(fā)送信息概率，這樣它能在接收相關(guān)幀的任意時間內(nèi)到達(dá)它的接收點。

圖2 沖突節(jié)點集

假設(shè)每一個節(jié)點以速率λ生成的幀信息是獨立的，完全分布式的，同時節(jié)點間在產(chǎn)生幀的時候是獨立的，節(jié)點Oj聚集的信息量可以以泊松分布建立模型。我們用λj表示節(jié)點Oj聚集的信息量。在一個幀信息易損期內(nèi)Oj沒有信息產(chǎn)生的概率是：

假設(shè)每一個節(jié)點以相同的速率產(chǎn)生幀，我們分別得到：

由此，我們得到

O1的成功傳輸率和相應(yīng)的O2的接收成功率都依賴于沖突節(jié)點集合C1。該概率是

式（3）反映在一個信息易損期，只有在沒有O1或O3的其他幀到達(dá)O2，并且O2沒有進(jìn)行傳輸以致鏈路堵塞的情況下，O1的幀才會被成功接收。一般來說Oi的幀被成功接收的概率取決于Ci如下所示。

結(jié)合式（2），（4）和（5）我們得到關(guān)于 n個變量λ1,λ2,...,λn的 n 個非線性方程。用 Ui表示 Oi到Oi+1的鏈路通信量，那么，Ui=λn?Pn?T 。該網(wǎng)絡(luò)的通信量可以簡單表示為

每一次向網(wǎng)關(guān)的繼續(xù)跳躍都會導(dǎo)致節(jié)點負(fù)荷增加，直到不能支持更多的負(fù)荷為止，在這種情況下，每產(chǎn)生一幀新信息都會導(dǎo)致至少另外一幀信息在一個或者更多的沖突節(jié)點集中由于沖突而丟失。因此，每多一次跳躍節(jié)點的成功接收率就會隨之減少。然而線性鏈路的最后兩個節(jié)點除外，因為它們的沖突節(jié)點集較小。兩個相鄰節(jié)點的接收成功率之比如下。

因此，每個節(jié)點可以承受的聚集負(fù)荷隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增長會呈指數(shù)減少。這樣在給定信息產(chǎn)生速率λ后，根據(jù)它們之間相互依靠關(guān)系可以迭代得出 λi和 P1,P2,…,Pi的值。

水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的有效通信量或者說網(wǎng)絡(luò)有用通信量用S(n)表示，其表達(dá)如下

在等式中L表示以字節(jié)單位的數(shù)據(jù)幀的平均大小，α表示網(wǎng)關(guān)收到的每一個數(shù)據(jù)幀中數(shù)據(jù)部分的平均比值。

4 性能評估

在得到線性鏈路中信息負(fù)荷值和傳感器數(shù)量后，通過解決式（2）給出的n個非線性方程，我們可以得到每一個節(jié)點的聚集信息負(fù)荷。這也可以通過解決下面這個最簡化的問題來得到。

等 式 中 Λ=(λ1,λ2,…,λn) ， Fi(Λ)=，在后一個等式中Ph是Λ的函數(shù)。

得到每一個 λi值就可以直接計算出 Pi和U(n)。接下來我們給出不同網(wǎng)絡(luò)大小n值時相應(yīng)的傳感器平均負(fù)荷λ?T。

圖3 在不同的線性規(guī)模下節(jié)點信息負(fù)荷（λi）和節(jié)點號（i）所成的曲線關(guān)系

不失一般性，我們把T值設(shè)定為1。我們讓傳感器的平均負(fù)荷在λ=0.002，0.01，0.1或者0.5的范圍內(nèi)變化。圖3顯示每一個節(jié)點在不同的線性網(wǎng)絡(luò)大小n值時的聚集信息量（λi,i=1,…,n）。當(dāng)負(fù)荷小的時候（λ=0.002，0.01，0.1），λi值隨著 i的增加而增加，而和n值無關(guān)。這點符合我們的直覺，因為每一個節(jié)點都需要把接收到的來自上游節(jié)點的幀發(fā)往下游。當(dāng)負(fù)荷增加的時候，這種趨勢就變?nèi)趿?。最終，當(dāng)λ=0.5的時候λi幾乎已經(jīng)變成一個和i無關(guān)的定值。這是因為，當(dāng)每個節(jié)點的信息負(fù)荷越來越多后，沖突會越來越多，最終會慢慢達(dá)到飽和狀態(tài)。

圖4 在線性拓?fù)湟?guī)模為（n）時Pi和節(jié)點號（i）的曲線圖

那么我們期望，由于每個節(jié)點信息量的增加，Pi會隨著i的增大而減少。圖4顯示無論選擇多大的線性結(jié)構(gòu)值，除最后兩個節(jié)點由于較小的沖突節(jié)點集外，Pi均會隨i的增大而減小。當(dāng)負(fù)荷超過λ=0.5每個節(jié)點都達(dá)到它的飽和狀態(tài)，Pi變得平滑。

圖5顯示當(dāng)傳感器的平均負(fù)荷非常小時，網(wǎng)絡(luò)的通信量會隨n值的增大而增大。我們預(yù)計只要節(jié)點沒有到達(dá)它們的飽和狀態(tài)，隨著線性網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的變大越來越多的幀可以到達(dá)網(wǎng)關(guān)。我們也預(yù)計當(dāng)線性網(wǎng)絡(luò)規(guī)模變大時，靠近網(wǎng)關(guān)的節(jié)點將逐漸變得飽和。那么網(wǎng)關(guān)飽和后通信量將不再增加了。當(dāng)λ=0.01的時候我們可以觀察到上述這一點。而當(dāng)λ=0.1或0.5的時候所有的節(jié)點都飽和了，或者說幾乎飽和了，那么無論線性網(wǎng)絡(luò)規(guī)模是多大，通信量的曲線也是平緩的。

圖5 不同負(fù)載（λ）下通信量和節(jié)點數(shù)所成的曲線

圖6顯示網(wǎng)絡(luò)在一個給定的線性網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為8的情況下通信量和負(fù)荷的關(guān)系曲線。最初，當(dāng)傳感器的平均負(fù)荷增加，但節(jié)點還沒有到達(dá)它們的飽和狀態(tài)時，越來越多的幀到達(dá)最后節(jié)點，最后到達(dá)網(wǎng)關(guān)。然而，當(dāng)負(fù)荷超過一定的極限后，大量沖突就開始出現(xiàn)，這會致使到達(dá)網(wǎng)關(guān)的幀的總數(shù)減少。總結(jié)起來圖6顯示的內(nèi)容如下：通信量最先隨著負(fù)荷的增加而增加。當(dāng)負(fù)荷大約是0.5的時候它到達(dá)最大點，然后它就由于大量的沖突開始減少。這也就是Aloha協(xié)議在單跳網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的典型特征。

圖6 通信量和負(fù)載（λ）曲線圖

5 結(jié)語

本文給出了我們研究的初始結(jié)果。此項研究最終目的是建立水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下基于沖突MAC協(xié)議的性能分析模型。本文確定了使分析這些協(xié)議變得復(fù)雜的因素。而后本文給出了不提供可靠性服務(wù)的簡單Aloha協(xié)議的分析模型。雖然該模型做了幾個簡單的假設(shè)，但依然可以從該模型在線性拓?fù)渲械脑u估得出幾個重要結(jié)論。值得注意的是，在節(jié)點的數(shù)量或者平均傳感器負(fù)荷增加的情況下，這樣的網(wǎng)絡(luò)可能會到達(dá)飽和狀態(tài)，因此我們必須注意它們的應(yīng)用，以確保傳感器數(shù)據(jù)能夠到達(dá)網(wǎng)關(guān)。除極小的負(fù)荷外，飽和狀態(tài)會在少于五跳，或者最大負(fù)荷狀態(tài)下三跳以內(nèi)出現(xiàn)。一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)飽和，上級節(jié)點的幀到達(dá)網(wǎng)關(guān)的可能性就非常小了。

Aloha協(xié)議性能的限制性因素是沖突。避免沖突的目的就是為了優(yōu)化這類協(xié)議。為了了解這些優(yōu)化措施在水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的作用，對這個模型進(jìn)一步的分析和優(yōu)化就顯得有必要了。

［1］鄭君杰，馬金鋼，徐世林.海洋水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)路由機(jī)制研究［J］.海洋技術(shù)學(xué)報，2014，26（6）：57-59.

［2］李莉，楊麗娟，李 剛，趙 靜.基于Aqua-Sim的水聲傳感網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議分析［J］.傳感器與微系統(tǒng)，2015，18（5）：78-90.

［3］趙靜，李瑞芳，李莉剛.基于NS2的水聲傳感網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議分析［J］.沈陽化工大學(xué)學(xué)報，2015，20（1）：185-188.

［4］徐明，劉廣鐘.三位水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)中高效路由協(xié)議的研究［J］.計算機(jī)科學(xué)，2012，32（10）：67-70.

［5］王彪，陳艷.水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的評估實驗方法研究［J］.實驗科學(xué)與技術(shù)，2013，24（12）：69-91.

［6］劉敏，惠麗，楊力.水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)及其在海洋監(jiān)測中的應(yīng)用研究［J］.山東科學(xué)，2010，45（4）：23-25.

［7］黎作鵬，蔡紹斌，張菁.水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位技術(shù)綜述［J］.小型微型計算機(jī)系統(tǒng)，2012，78（3）：90-92.

［8］郭立本，張明，高軍.基于分簇的水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)多跳路由算法［J］.計算機(jī)與現(xiàn)代化，2011，70（5）：56-57.

［9］安寅，黃濤威，陳棣湘.便攜式水聲傳感器測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.中國測試，2015，67（5）：123-126.

［10］任超群，徐明.基于簇的水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全認(rèn)證協(xié)議［J］.計算機(jī)科學(xué)，2016，56（10）：147-149.

［11］劉胤祥，姜衛(wèi)東，郭勇.水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點自適應(yīng)加權(quán)定位算法［J］.傳感器世界，2014，77（6）：16-18.

［12］張鴻彥，王克甫.水聲傳感器中數(shù)據(jù)流突發(fā)判斷方法研究仿真［J］.計算機(jī)仿真，2014，89（7）：28-30.

Analyzing the Performance of Multi-hop Underwater Acoustic Sensor Networks

TIAN Xiangyang LIU Xuan
（No.91388 Troops of PLA，Zhanjiang 524022）

In Multi-hop underwater acoustic sensor networks the performance of medium access control protocols is constrained and the RTS-CTS protocol is degraded due to long propagation delays of such networks.In this paper，we present a model of contention-based medium access control protocols to analyze Aloha variants performance in a simple string topology.An application of the model suggests that Aloha variants are vary sensitive to traffic loads and network size.

multi-hop underwater acoustic sensor network，Aloha protocols，medium access control

TN925

10.3969∕j.issn.1672-9730.2017.10.030

Class Number TN925

2017年5月13日，

2017年6月17日

田向陽，男，助理工程師，研究方向：通信技術(shù)。劉漩，女，助理工程師，研究方向：時統(tǒng)技術(shù)、微波傳輸技術(shù)。