随着无线通信和传感技术的飞速发展，无线传 感器网络已经被广泛地应用在众多基于陆地的场景中。无线传感器节点通常很小，很廉价并且低功耗，
易于部署。鉴于无线传感器网络的诸多优点，很多研 究者在近些年尝试着将地面传感器网络移植到水下，来探索海洋世界。水下传感器网络指将能耗低、具 有较短通讯距离的水下传感器节点部署到指定海域 中，利用节点的自组织能力自动建立起的网络。水 下传感器网络为海洋环境管理、资源保护、灾害监 测、海洋工程、海上生产作业和海洋军事等活动提 供健壮的水下信息平台。
地面传感器网络采用无线射频进行通信，并且 节点基本都是静止的。和地面传感器不同，水下传感 器网络每个节点都装备了声呐通信装置和多种传感 器，例如压力传感器等[4]。将这些节点随机部署到指 定海域中，他们彼此之间通过声呐通信，同时随着水 流以3km/h〜6km/h的速度移动。水面可以部署 一个或多个汇聚节点，它们可以通过水声和水下的 节点通信，也可以通过无线射频与其他水面的汇聚 节点，或者其他岸边的通信基础设施通信。
水下无线传感器网络的节点一般 分为3类：水底固定通信节点、水下悬浮通信节点、 水面漂浮通信节点，其中水面漂浮节点可采用双模 通信(水声通信和射频通信)，其他水下节点都采用 水声通信。
水下传感网的核心目标是高效获取水下环境及 各类目标信息，并且通过水下悬浮节点把数据能正 确传输到陆地上的控制中心。那么，如何将水下节点
Fan G等提出了一个基于CDMA的MAC协 议[16]。为了避免在基站节点的数据冲突，此协议使 用CDMA策略，为每条路由安排了不同的扩频序 列。但是由于这个协议要求所有节点必须在接收到 上一跳节点传过来的数据包后才能发送本节点的数 据包，这为协议带了很大的端到端延迟。另外，此协 议中存在很多不必要的数据包重传，这严重地浪费 了本来就稀缺的带宽资源。
Chirdchoo等人基于随机多址技术，提出了两 个改进的 Aloha 协议 Aloha-CA 和 Aloha-AN[17]。 该协议将Aloha与载波监听策略相结合。利用短预 约帧竞争信道，并在预约帧中添加节点即将要发送 的数据的相关信息(包括发送数据的大小，目的节点 等信息)，其他节点通过侦听信道获得邻居节点的发 送信息，并以此计算出自己信道的繁忙时间，并在繁 忙时间内转入休眠状态，节省能量。但这类协议中数 据包的冲突概率随网络负载增长呈指数增加，不利 于突发数据传输场景中的使用。
Petrioli等提出了基于CSMA的延迟容忍协议 PDAP[18]。 PDAP利用载波侦听技术提高网络带宽 的利用率，但是它不能在多跳传输中有效地解决隐 藏终端和暴露终端问题。同时，由于水下传感网中传 播延迟很大，节点不能实时侦听到周围邻居的传输， 所以仅利用载波侦听技术很难有效地避免访问冲突。
冲突避免的多路访问(MACA)协议[19-22]是无 线通信中的经典协议，可用来“隐藏终端”问题。为 了解决高传播延迟的水下环境带来的时空不确定性 的问题，Slotted-FAMA[19]协议对冲突避免的多路 访问(MACA)策略进行了改进。该协议要求网络中 的节点时间同步，且在时隙的开始时刻发送帧，而所 有的控制帧必须在一个时隙内完成。虽然该协议采 用握手机制避免了数据帧的冲突，但其握手需要的 时间较长，导致信道的利用率很低。
为了完成一次数据传输，RD-MAC需要经历 RTS-CTS-DATA的握手过程。当一个传感器节点 需要发送数据时，需要根据它的浅表选择目的节点。 如果控制包交换过程中，监测到有冲突发生，则后退 等待一段随机的时间，如果没有发生冲突，则进行数 据传输。把数据传输过程分为4步，具体为：1)发送 节点根据发送数据包的多少计算所需要时隙数目T， 根据浅表的节点名次排列，选择名次节点最高的节 点为目的节点，并向它发送控制包RTS; 2)如果目 的节点接收到RTS，目的节点会查询自己的深表查 看发送者的名次，如果发送者是第一名，则分配给的 发送节点T时隙，否则分配给发送者T/2,然后给 发送者发送带有时隙数目的CTS控制包;如果目的 节点没有收到RTS，发送者等待一段随机时间后，再 次发送RTS; 3)如果发送者在规定的时间内，收到 了目的节点发送的CTS，发送者按照分配的时隙发 送数据包。如果没有收到CTS，则等待一段随机时 间后，再次发送RTS; 4)目的节点收到数据包后，结 束此次数据传输过程。
RD-MAC具有如下优点：1)充分保证了优势 节点的发送需求，减少整个网络拥塞，提高了网络稳 定性;2)可以有效缩短路由层随机等待的时间，有效降低整个网络延迟;3)名次表随着拓扑的变化做 相应的变化，保证优势节点的发送需求，整个网络具 备很强的自适应性和可扩展性。
本文利用ToA测距技术，针对DBR协议提出 了一种路由增强的MAC协议，它通过保证关键路 径上节点的优势地位，有效避免网络拥塞情况的出 现，保证了整个网络的稳定，降低了网络中的传输延 迟和功耗。在后续工作中，我们准备利用动态链路调 度算法，进一步提高此协议的性能，并将其用到真实 水下环境中，检验其有效性。
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