CN102546323B - 一种基于水声和无线电混合信道的对等网络的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于水声和无线电混合信道的对等网络的实现方法，该网络包括：若干水面节点和若干水下节点；该网络中的每个节点在信息的传输上具有同等能力；该对等网络采用集中管理与相关控制信息颁发机制，选任一水面节点作为中心节点负责管理监控整个网络；在系统初始化或者拓扑结构发生变化时，中心节点将根据网络系统实时的连接情况计算各个节点的本地路由表，然后，由近及远地将这些路由表发送给对应节点；在通信过程中，各节点在接收到一帧数据后，根据帧头中的地址信息及本地路由表来判断其转发路径，实现网络中任意两节点对等通信；其中，中心节点管理监控包括：网络拓扑结构变化、路由转发表到各节点颁发、水下节点接入管理和各网络节点工作运行情况。

Description

一种基于水声和无线电混合信道的对等网络的实现方法

技术领域

本发明涉及水声通信、无线网络通信技术，特别涉及一种基于水声和无线电混合信道的对等网络的实现方法。

背景技术

在浅海通信中，声信号传播受海底海面的影响比较明显，其传播衰减要比深海大得多，因此浅海水声通信的作用距离有限。高速率水声通信由于所选取的载波频率一般都较高，因此其作用距离大致在几公里到十几公里之间；低速率水声通信选用较低的载频或者更为可靠的调制方式，作用距离一般可达到几十公里。

借鉴陆地通信网络的相关技术，结合水声信道的特殊性，水声网络的研究在网络结构、通信机制以及网络协议方面取得了一系列的成果。最能代表水声网络发展状况的是美国军研究办（ONR）和空海战系统中心（SPAWAR）研发的seaweb网络。该系统将若干移动的和固定的水下传感器节点通过声连接组成一个分布式双向无线网络，用于水下战场检测、海洋遥测、UUV控制和其他水下无线数字通信应用。系统中的网络节点分为网关节点、中继节点和普通传感器节点，普通传感器节点负责采集水下信息，由中继节点通过设定的路由传递至网关节点，网关节点具有水下声/射频（RACOM）通信接口，然后通过卫星或者舰载声纳最终送到岸上或者舰上的处理中心，处理中心对来自各节点的数据进行综合分析，供指挥中心决策。通过多次海试的不断完善和补充，目前seaweb已成为规模最大的在研实用水声网络，网络节点最多17个，最少3个，拓扑为分簇多跳结构，工作在5米到15米深的海域，节点间距依信道情况的不同，从3公里到7公里不等。而且已经具有很强的自组织能力，如进行自动节点识别、时钟同步达到0.1秒到1.0秒量级、节点自定位达到100米量级、节点更新和失效后的网络能够重新配置等等。

当前，已有的水声网络多采用分簇式结构：水下分布式节点通过其它水下分布式节点中继或直接与“簇头节点”进行通信，发往任何节点的数据都需要先传给“簇头节点”，再由簇头决定转发传输路径。在实际海洋监测、水下警戒或探测等应用场所，所布置水下各网络节点之间需要传输大量数据，一些水面节点如水面舰船也需要与水下节点之间交互数据，此分簇式结构的网络工作效率低，有时甚至不能满足传输大量数据的要求。

发明内容

本发明的目的在于，为解决上述问题，提出一种基于水声和无线电混合信道的对等网络的实现方法，该结构的对等网络比分簇式结构效率更高。

为实现上述发明目的，本发明提出一种基于水声和无线电混合信道的对等网络的实现方法，该网络包括：若干水面节点和若干水下节点；其特征在于，该网络中的每一个节点在信息的传输上具有同等能力；所述的对等网络采用集中管理与相关控制信息颁发机制，选任一水面节点作为中心节点负责管理监控整个网络；在系统初始化或者拓扑结构发生变化时，中心节点将根据网络系统实时的连接情况计算各个节点的本地路由表，然后，由近及远地将这些路由表发送给对应节点；在通信过程中，各节点在接收到一帧数据后，根据帧头中的地址信息及本地路由表来判断其转发路径，实现网络中任意两节点对等通信；其中，所述的中心节点管理监控包括：网络拓扑结构变化、路由转发表到各节点颁发、水下节点接入管理和各网络节点工作运行情况。

所述的中心节点通过获取各个节点的位置来监控网络拓扑结构变化。

所述的水面节点通过GPS查询其位置。

所述的一水下节点与其相邻的任一节点通信时，数据帧的帧头中加入发送时间信息，该水下节点附近的水面节点收到此数据帧，解析此帧头，将接收时间与发射时间进行对比，参照工作海区的声速，计算得出收发两点间的距离；水面节点得到其与任一水下节点距离后，通过无线电将此距离发送给中心节点，中心节点通过至少三个水面节点到该水下节点的距离及对应水面节点的位置计算出该水下节点的位置；并根据节点位置的变化情况决定是否更改网络拓扑结构和各个节点的路由表。

所述的水下节点在下潜前进行系统时间校正。

所述的水下节点处在运动状态且未与其相邻的任一节点通信时，该水下节点在移动过程中将定时发送特定的接入信号，邻近的水面节点利用该信号计算与水下该节点的距离，该信号无需回复，中心节点由此定时更新该水下节点的位置变化，从而决定是否需要根据新的网络拓扑连接更新各个节点的路由表。

所述的发送特定的接入信号时，水下节点在发送前需要对信道进行监听，如果附近有其他节点进行通信，则进行随机规避；只有信道空闲时，发送该接入信号。

所述的对等通信时，网络的数据链路层MAC层协议采用基于MACAW优化改进的S型单信道共享协议，加入了非确认帧NACK，并去除了DS帧。

所述的本地路由表的发送节点和接收节点一次具体收发工作步骤包括：

步骤1）：所述的发送节点和所述的接收节点均处在IDLE状态，默认工作状态为接收状态；在该状态下如果收到其他节点间通信的信号，则跳转到QUIET状态进行随机规避；所述的发送节点在IDLE状态下有数据帧向所述的接收节点发送，则跳转到CONTEND状态，设置监听定时器并对信道进行一段时间的监听；

步骤2）：所述的发送节点在监听期间如果接收到其他节点发来的RTS，则向其发送CTS，并进入WFDATA状态；如果收到其他节点间通信的信号，包括监听到非本系统的载波信号，则跳转到QUIET状态进行随机规避；

步骤3）：如果监听定时器超时则表示发送节点竞争成功，向所述的接收节点发送RTS，并跳转到WFCTS状态；同时启动等待CTS定时器，定时器设置为2T_max+T_cts；其中，T_max为根据节点最大通信距离计算出的传播延迟，T_cts为CTS帧的时间长度；

步骤4）：所述的接收节点在IDLE状态下收到发送节点的RTS，则向发送节点回复CTS并跳转到WFDATA状态；同时启动等待DATA定时器，定时器设置为2T_max+T_data，其中，T_data为DATA帧的时间长度；

步骤5）：所述的发送节点收到等待中的CTS后，向接收节点发送DATA帧，并跳转到WFACK状态；同时启动等待ACK定时器，定时器设置为2T_max+T_ack；其中，T_ack为ACK帧的时间长度；如果收到其他节点间通信的信号，则跳转到QUIET状态进行规避；

步骤6）：所述的接收节点收到正确的DATA后，向发送节点回复ACK，并跳转回IDLE状态，重新开始接收其他数据；如果等待超时或者收到错误的数据帧，并且重传次数没有达到指定的上限值，则向发送节点发送NACK，要求发送节点重传，同时重设置定时器为2T_max+T_data；如果重传次数达到上限，则放弃接收，跳转回IDLE状态，重新准备开始接收数据；

步骤7）：所述的发送节点在WFACK状态下如果收到ACK，表示本次数据传输已经完成，则跳转回IDLE状态重新开始数据收发；如果收到NACK，则重新向接收节点发送DATA，同时设置定时器时间为2T_max+T_ack；

步骤8）：除了在CONTEND状态以外，如果设置的定时器超时，则跳转到IDLE状态，重新开始数据收发。

本发明的优点在于，由若干水下节点和水面节点构成一个包含水声与无线电混合信道的对等网络。该网络中的各个节点在信息的传输上具有同等能力，传输数据比分簇式的网络的效率更高；采用集中管理与相关控制信息颁发机制，使网络的管理更为灵活，通过对各个节点位置变化的跟踪，支持网络拓扑结构的变化；在系统传输数据帧头中加入发送时间信息，实现在通信同时对水下节点的位置信息的获取；针对水声通信误码率较高的特点，本发明在数据链路层协议中加入非确认帧NACK，在数据帧出现传输错误时将发送此帧要求重传，而无需重新握手，提高网络传输效率。

附图说明

图1为基于水声和无线电混合信道的对等网络的节点分布图；

图2为基于水声和无线电混合信道的对等网络的数据帧头的结构图；

图3为基于水声和无线电混合信道的对等网络中S型单信道共享协议的工作状态转移图；

图4为基于水声和无线电混合信道的对等网络中节点接收数据帧后的处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。

本发明针对水下警戒或探测等实际应用的特点，提出了一种包含水声与无线电混合信道的对等网络的实现方法。该网络由若干水面节点和水下节点组成。其中水面节点具备水声和无线两种通信功能，是系统中实现水声通信与无线电通信相互转换的网关节点；水下节点只能通过水声通信方式与相邻的水面或水下节点进行连接。针对水声传输时延较大的特点，通常情况下，该网络仅在与水下节点进行通信时使用水声通信连接，水面节点间的通信采用是无线电连接，从而缩短网络的传输时延，但水面节点在其无线通信无法正常工作的情况下，水面节点间的通信也可以采用水声通信的方式实现。

本发明的网络采用集中管理与相关控制信息颁发机制，选取其中一个水面节点作为中心节点实现对全网的管理，管理监控包括网络拓扑结构变化、路由转发表到各节点颁发、水下节点接入管理和各网络节点工作运行情况等网络信息。在系统初始化或者拓扑结构发生变化时，中心节点将根据系统实时的连接情况计算各个节点的本地路由表，然后再将这些路由表由近及远地发送给网络中的对应节点。在通信过程中，网络中各节点在接收到一帧数据后，需要根据帧头中的地址信息及本地路由表来判断其转发路径。

本发明的网络为了获取节点间的连接情况，中心节点需要知道各个节点的位置。对于水面节点，可以通过GPS查询其位置；而对于水下节点，本发明通过对系统传输数据帧的特殊设计，使系统可以在水下节点进行通信的同时对其进行定位。其具体做法为：

系统中使用的数据帧帧头中包含了发送时间信息，当其他节点解析此帧头时，将接收时间与发射时间进行对比，参照工作海区的声速，即可得出收发两点间的距离。该水下节点附近的节点都能收到此帧头信息，系统只要综合三个以上水面节点到该节点的距离及其各自的GPS就可以获知该节点的位置。只要水下节点在下潜前进行系统时间的校正，则可以将由此计算出来两船距离的误差控制在可接受的范围内。该方案的优势在于，中心节点在水下节点通信的同时就可以计算出其位置，无需额外发送测距命令，节省了命令传输的时间。

本发明的网络的水面节点得到其与任一水下节点的距离后，通过无线电将此距离发送给中心节点，中心节点综合多个水面节点发来的距离判断该水下节点的位置是否变化，如果该水下节点的位置发生变化为保证网络通信质量而需要改变网络的拓扑连接时，则根据新的网络拓扑连接更新各个节点的路由表。当水下节点处在运动状态并且未与其相邻的任一节点通信时，中心节点无法获取其位置变化信息，可能导致系统实际拓扑需要变化而路由信息更新不及时的情况。为了解决此问题，水下节点在移动过程中将定时发送特定的接入信号，邻近的水面节点利用该信号计算与水下该节点的距离，该信号无需回复，中心节点由此可以定时更新该水下节点的位置变化，从而决定是否需要改变系统的网络拓扑。为避免与其他节点的通信冲突，水下节点在发送此接入信号前需要对信道进行监听，如果附近有其他节点进行通信，则进行随机规避，只有信道空闲时方可发送此接入信号。

针对水声通信误码率较高的特点，本发明的网络的数据链路层MAC层协议采用基于MACAW优化改进的S型单信道共享协议，加入了非确认帧NACK并去除了DS帧，从而在水声信道误码率较高的情况下提高了网络的传输效率。其具体的做法如下：

当接收节点处在等待接收数据状态WFDATA下时，如果收到错误的数据帧如由于水声传输误码造成的帧头或者帧数据错误，则向接收节点发送NACK帧，并重设等待定时器，重新开始等待接收数据状态，直到出现以下三种情况中的一种：接收到正确的数据帧DATA、发送NACK帧次数达到预设的上限值或者等待定时器超时。

当发送节点处在等待确认状态WFACK下时，如果接收到NACK帧，则重新发送之前的数据帧，并重设等待定时器，重新开始等待确认状态，直到收到确认帧（ACK）或者等待定时器超时。

本发明的改进后的数据链路层MAC层协议的优势在于，当数据帧传输出现误码后，收发双方没有必要都回到空闲状态IDLE，重新开始完整的握手和数据传输流程，发射端在收到NACK帧后可以直接重发DATA帧，从而节省了双方握手的时间。将其应用于传输误码率较高的水声网络中效果更为明显，可以有效提高网络的传输效率。

本实施例的系统由5个节点构成，其具体的组成以及拓扑结构如图1所示。其中节点1和2为2艘舰船，节点3为1个通信浮标，这3个水面节点都具有水声和无线通信功能，其中节点1设为中心节点。节点4和5为水下移动节点，这2个节点构成了网络的水下部分，只有水声通信功能。网络工作过程中，水下节点4的位置保持不变，节点5从初始位置向节点3靠近，通过网络中节点中继转发与节点4和节点2进行通信。

系统节点间发送的数据封装成特定的帧结构，如图2所示。该帧结构包括帧头和帧数据两项，其中，帧头包含必要的地址信息和帧类型等信息，帧数据则是节点间通信的实际负荷数据。帧头的具体构成如下：

●源地址（4比特）：本帧信号的发送源地址；

●目的地址（4比特）：本帧信号的接收目的地址；

●本跳源地址（4比特）：本次连接的源地址；

●本跳目的地址（4比特）：本次连接的目的地址；

●帧类型（8比特）：指示此帧的类型，在本系统中帧类型包括RTS、CTS、DATA、ACK、NACK和ACCESS等，其中RTS和CTS用于节点间的握手，DATA指示当前帧为数据帧，帧头后面的帧数据项长度不为零，ACK和NACK为接收确认帧和非确认帧，ACCESS为水下节点运动时定时发送的接入帧。

●帧长度（16比特）：以字节为单位指示帧数据的长度，最大帧长度可支持到65536字节。系统中除了DATA帧以外，其他帧都没有帧数据，对于这些帧，此项值为0。

●发送时间（16比特）：记录发送的时间，接收端根据此计算收发节点间的距离，精度为1ms。

●CRC校验和（8比特）：帧头8比特CRC校验和，8比特CRC生成多项式为x⁸+x²+x+1，通过判断帧头内所有数据是否与该多项式长除的余式为0来判断帧头传输过程中是否出现错误，若出现错误则该帧当作不可识别帧处理。

本实施例中网络的链路层MAC层协议采用基于MACAW优化改进的S型单信道共享协议。其状态转移图如图3所示，协议将节点的工作状态分成IDLE、QUIET、CONTEND、WFCTS、WFACK和WFDATA，每个节点根据收发的数据帧和本地的定时器决定工作状态的转移。

针对发送节点和接收节点的一次具体的收发过程，包括以下步骤：

步骤1）：所述的节点A和所述的节点B均处在IDLE状态，默认工作状态为接收状态；在该状态下如果收到其他节点之间的通信信号，则跳转到QUIET状态进行随机规避；如图3中数字1所示；所述的节点A在IDLE状态下有数据帧向所述的节点B发送，则跳转到CONTEND状态，设置监听定时器并对信道进行一段时间的监听；如图3中数字2所示；

步骤2）：所述的节点A在监听期间如果接收到其他节点发来的RTS，则向其发送CTS，并进入WFDATA状态；如图3中数字3所示；如果收到其他节点之间的通信信号，包括监听到非本系统的载波信号，则跳转到QUIET状态进行随机规避；如图3中数字4所示；

步骤3）：如果节点A的监听定时器超时则表示竞争成功，向所述的节点B发送RTS，并跳转到WFCTS状态；如图3中数字5所示。同时启动等待CTS定时器，定时器设置为2T_max+T_cts；其中，T_max为根据节点最大通信距离计算出的传播延迟，T_cts为CTS帧的时间长度；

步骤4）：所述的节点B在IDLE状态下收到节点A的RTS，则向节点A回复CTS并跳转到WFDATA状态；如图3中数字6所示。同时启动等待DATA定时器，定时器设置为2T_max+T_data，其中，T_data为DATA帧的时间长度；

步骤5）：所述的节点A收到等待中的CTS后，向节点B发送DATA帧，并跳转到WFACK状态；如图3中数字7所示。同时启动等待ACK定时器，定时器设置为2T_max+T_ack；其中，T_ack为ACK帧的时间长度；如果收到其他节点间通信的信号，则跳转到QUIET状态进行规避；如图3中数字8所示；

步骤6）：所述的节点B收到正确的DATA后，向节点A回复ACK，并跳转回IDLE状态，重新开始接收其他数据；如图3中数字9所示；如果等待超时或者收到错误的数据帧，并且重传次数没有达到指定的上限值，则向节点A发送NACK，要求节点A重传；如图3中数字10所示；同时重设置定时器为2T_max+T_data；如果重传次数达到上限，则放弃接收，跳转回IDLE状态，重新准备开始接收数据；如图3中数字9所示；

步骤7）：所述的节点A在WFACK状态下如果收到ACK，表示本次数据传输已经完成，则跳转回IDLE状态重新开始数据收发，如图3中数字11所示；如果收到NACK，则重新向节点B发送DATA；如图3中数字12所示；同时设置定时器时间为2T_max+T_ack；

步骤8）：除了在CONTEND状态以外，如果设置的定时器超时，则跳转到IDLE状态，重新开始数据收发；如图3中数字9、数字11、数字13和数字14所示。

系统初始化阶段，中心节点需要知道各个水面节点的GPS信息，从而确定系统的连接情况并计算各个水面节点的本地路由表，再将路由表分发给节点2和节点3。然后确定水下节点的连接情况，节点4和5分别发送接入帧ACCESS，当节点2、3收到接入帧后计算收发节点间的距离，并将此信息通过无线电发送给中心节点。中心节点综合自己得到的以及节点2、3发送过来的信息对2个水下节点进行定位，从而得到整个系统节点间的连接情况，并据此重新计算系统内各个节点的本地路由表，包括水面节点，再将这些路由表发送给对应的节点，完成系统的初始化。

系统初始化后，节点间便可以开始相互通信。在通信过程中，节点接收到数据帧后的处理流程如图4所示。

（1）判断本跳目的地址。若本节点则继续，否则丢弃该帧数据；

（2）判断目的地址是否为本节点，如果是则交给上层去解析帧类型和帧数据，否则继续以下判决；

（3）根据本地路由表判断转发的下一跳目的地址，根据查询结果生成本地的转发数据帧，帧头的源地址、目的地址、帧类型和帧长度不变，修改本跳源地址、本跳目的地址、发送时间以及校验位；

（4）根据本地路由表判断本节点与下一跳目的地址之间的连接是无线电连接还是水声连接，据此决定此转发帧是由无线电模块还是水声模块进行发送。

本实施例在通信过程中，节点5沿图1中的虚线向节点4靠近。在运动过程中，如果节点5正在与其他节点通信，中心节点可以根据此通信信号获取节点5的位置信息。如果节点5没有与其他节点进行通信，则需要定时发送ACCESS帧，以保证中心节点能保持对节点5位置信息的更新。当节点5在图1中AB段运动时，处在节点1的通信范围内，因此可以直接与节点1进行通信，并通过节点1的中继与其他节点通信。其中与节点4的通信经过了节点1和节点3的中继，发射节点端和接收节点端都是水声连接，而其中的中继部分为无线电连接，体现了该系统水声与无线电混合网络的特点。当节点5经过B点后，则脱离了节点1的通信范围，中心节点根据节点5位置的变化改变系统的路由，并将各自的本地路由表发送给对应的节点，此时节点5与节点3可以直接通信，并通过节点3的中继与其他节点进行通信。由于两个水下节点4和5的距离还较远，二者之间的通信仍需要通过节点3的中继，但是当节点5经过C点后，进入节点4的通信范围内，则中心节点再次改变系统路由，节点5可以和节点4和节点3直接进行通信，并通过节点3与节点1和2通信。

在本实施例中，节点5作为一个自由移动的水下目标与系统中的其他节点进行相互通信。在整个通信过程中，系统路由中心节点控制，水下节点与较远节点间的通信需要通过多个节点的中继，其中包括了水声连接和无线电连接，体现了该系统水声与无线电混合网络的特点。另外，系统在帧头信息中加入发送时间，从而实现在水下节点通信的同时可以获取其位置信息,使中心节点能跟踪水下节点的位置信息，保持系统路由信息的更新，实现水下节点在运动过程中的不间断通信。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种基于水声和无线电混合信道的对等网络的实现方法，该网络包括：若干水面节点和若干水下节点；其特征在于，该网络中的每一个节点在信息的传输上具有同等能力；所述的对等网络采用集中管理与相关控制信息颁发机制，选任一水面节点作为中心节点负责管理监控整个网络；在系统初始化或者拓扑结构发生变化时，中心节点将根据网络系统实时的连接情况计算各个节点的本地路由表，然后，由近及远地将这些路由表发送给对应节点；在通信过程中，各节点在接收到一帧数据后，根据帧头中的地址信息及本地路由表来判断其转发路径，实现网络中任意两节点对等通信；其中，所述的中心节点管理监控包括：网络拓扑结构变化、路由转发表到各节点颁发、水下节点接入管理和各网络节点工作运行情况。

2.根据权利要求1所述的基于水声和无线电混合信道的对等网络的实现方法，其特征在于，所述的中心节点通过获取各个节点的位置来监控网络拓扑结构变化。

3.根据权利要求1所述的基于水声和无线电混合信道的对等网络的实现方法，其特征在于，所述的水面节点通过GPS查询其位置。

4.根据权利要求1所述的基于水声和无线电混合信道的对等网络的实现方法，其特征在于，所述的水下节点与其相邻的任一节点通信时，数据帧的帧头中加入发送时间信息，该水下节点附近的水面节点收到此数据帧，解析此帧头，将接收时间与发射时间进行对比，参照工作海区的声速，计算得出收发两点间的距离；水面节点得到其与任一水下节点距离后，通过无线电将此距离发送给中心节点，中心节点通过至少三个水面节点到该水下节点的距离及对应水面节点的位置计算出该水下节点的位置；并根据节点位置的变化情况决定是否更改网络拓扑结构和各个节点的路由表。

5.根据权利要求4所述的基于水声和无线电混合信道的对等网络的实现方法，其特征在于，所述的水下节点在下潜前进行系统时间校正。

6.根据权利要求1所述的基于水声和无线电混合信道的对等网络的实现方法，其特征在于，所述的水下节点处在运动状态且未与其相邻的任一节点通信时，该水下节点在移动过程中将定时发送特定的接入信号，邻近的水面节点利用该信号计算与水下该节点的距离，该信号无需回复，中心节点由此定时更新该水下节点的位置变化，从而决定是否需要根据新的网络拓扑连接更新各个节点的路由表。

7.根据权利要求6所述的基于水声和无线电混合信道的对等网络的实现方法，其特征在于，所述的发送特定的接入信号时，水下节点在发送前需要对信道进行监听，如果附近有其他节点进行通信，则进行随机规避；只有信道空闲时，发送该接入信号。

8.根据权利要求1所述的基于水声和无线电混合信道的对等网络的实现方法，其特征在于，所述的对等网络的数据链路层MAC层协议采用基于MACAW优化改进的S型单信道共享协议，加入了非确认帧NACK，并去除了DS帧。

9.根据权利要求8所述的基于水声和无线电混合信道的对等网络的实现方法，其特征在于，所述的本地路由表的发送节点和接收节点一次具体收发工作步骤包括：

步骤1）：所述的发送节点和所述的接收节点均处在IDLE状态，默认工作状态为接收状态；在该状态下如果收到其他节点间通信的信号，则跳转到QUIET状态进行随机规避；所述的发送节点在IDLE状态下有数据帧向所述的接收节点发送，则跳转到CONTEND状态，设置监听定时器并对信道进行一段时间的监听；

步骤2）：所述的发送节点在监听期间如果接收到其他节点发来的RTS，则向其发送CTS，并进入WFDATA状态；如果收到其他节点间通信的信号，包括监听到非本系统的载波信号，则跳转到QUIET状态进行随机规避；

步骤3）：如果监听定时器超时则表示发送节点竞争成功，向所述的接收节点发送RTS，并跳转到WFCTS状态；同时启动等待CTS定时器，定时器设置为2T_max+T_cts；其中，T_max为根据节点最大通信距离计算出的传播延迟，T_cts为CTS帧的时间长度；

步骤4）：所述的接收节点在IDLE状态下收到发送节点的RTS，则向发送节点回复CTS并跳转到WFDATA状态；同时启动等待DATA定时器，定时器设置为2T_max+T_data，其中，T_data为DATA帧的时间长度；

步骤5）：所述的发送节点收到等待中的CTS后，向接收节点发送DATA帧，并跳转到WFACK状态；同时启动等待ACK定时器，定时器设置为2T_max+T_ack；其中，T_ack为ACK帧的时间长度；如果收到其他节点间通信的信号，则跳转到QUIET状态进行规避；

步骤6）：所述的接收节点收到正确的DATA后，向发送节点回复ACK，并跳转回IDLE状态，重新开始接收其他数据；如果等待超时或者收到错误的数据帧，并且重传次数没有达到指定的上限值，则向发送节点发送NACK，要求发送节点重传，同时重设置定时器为2T_max+T_data；如果重传次数达到上限，则放弃接收，跳转回IDLE状态，重新准备开始接收数据；

步骤7）：所述的发送节点在WFACK状态下如果收到ACK，表示本次数据传输已经完成，则跳转回IDLE状态重新开始数据收发；如果收到NACK，则重新向接收节点发送DATA，同时设置定时器时间为2T_max+T_ack；

步骤8）：除了在CONTEND状态以外，如果设置的定时器超时，则跳转到IDLE状态，重新开始数据收发。

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