田晓静，杜秀娟,2

（1.青海师范大学计算机学院，西宁810008；2.高原科学与可持续发展研究院，西宁810008）

0 引言

水声网络（Underwater Acoustic Networks，UANs）在军事安全领域、地震灾害预测、水下资源发现和水下潜艇导航都有广泛的应用[1-4]。在UANs中，无线电信号衰减严重，因此UANs中通常用声信号进行通信[5]。由于水声信道具有高延时、低带宽、能量有限、高节点移动性的特点，因此设计适用于水下环境的MAC协议具有很大的挑战[6-8]。

夏威夷大学提出第一个适用于水下环境的ALOHA协议后，许多学者根据ALOHA协议应用在水下的弊端，提出了很多新的适用于水下的MAC协议，因此随着对UANs深入研究，水声网络MAC协议性能越来越好。目前MAC协议主要分为三大类：基于无竞争的MAC协议、基于竞争的MAC协议和基于混合的MAC协议[9-11]。在水下环境中，基于无竞争的MAC协议难以实现，因此在UANs中的MAC协议是属于基于竞争的MAC协议和基于混合的MAC协议这两大类。在本文中，我们根据MAC协议的不同机制将水声网络MAC协议分为基于随机访问的MAC协议、基于握手的MAC协议、基于状态的MAC协议和基于无冲突的MAC协议，并对这四类MAC协议概述与分析。

1 设计水声网络MAC协议的挑战

本节中，阐述了设计UANs中MAC协议面临的时空不确定性、远近效应、隐藏终端和暴露终端的四种挑战。

1.1 时空不确定性

在陆地传感器网络中，传播延时可以忽略，因此只要不同时传输数据就可以避免冲突发生。然而，在UANs中，由于水声信道的长传播延时，节点位置和发送时间都必须考虑。时空不确定性问题可以定义为二维不确定性。……