鄭茂醇 韓 笑 葛 威 孫 瑤 殷敬偉

①(哈爾濱工程大學(xué)水聲技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 哈爾濱 150001)

②(海洋信息獲取與安全工信部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(哈爾濱工程大學(xué)) 工業(yè)和信息化部 哈爾濱 150001)

③(哈爾濱工程大學(xué)水聲工程學(xué)院 哈爾濱 150001)

1 引言

近年來(lái)，水聲網(wǎng)絡(luò)(Underwater Acoustic Network, UAN)受到日益廣泛的關(guān)注[1]。媒體接入控制(Medium Access Control, MAC)協(xié)議作為水聲網(wǎng)絡(luò)中重要的組成部分，負(fù)責(zé)保證將數(shù)據(jù)包正確交付到下一跳節(jié)點(diǎn)。如何通過(guò)優(yōu)化調(diào)度機(jī)制最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐量是UAN-MAC協(xié)議的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)[2,3]。UAN-MAC協(xié)議面臨水聲信號(hào)的長(zhǎng)傳播時(shí)延、較低的傳輸速率和動(dòng)態(tài)多變的通信環(huán)境帶來(lái)的挑戰(zhàn)[4]。

在法律效力上，《中華人民共和國(guó)城鄉(xiāng)規(guī)劃法》屬于行政法范疇，其地位僅次于憲法?！冻鞘芯G化條例》《風(fēng)景名勝區(qū)條例》是法律效力低于憲法和法律的行政法規(guī)，在中國(guó)立法體制中具有重要地位，是僅次于法律的重要立法層次。部門規(guī)章作為法律和行政法規(guī)的補(bǔ)充形式，對(duì)它們的內(nèi)容進(jìn)行了細(xì)化與具體化，便于法律法規(guī)更好地實(shí)施。

而在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，區(qū)間經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不均衡問題也較為顯著，在珠三角地區(qū)以及粵東西北地區(qū)存在顯著的差異，這樣就造成了城市旅游效率的差異等問題。

在UAN-MAC協(xié)議的研究中，競(jìng)爭(zhēng)式訪問模式備受關(guān)注，該模式在高動(dòng)態(tài)性的分布式水聲網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱?chǎng)景中適用性較高。競(jìng)爭(zhēng)式MAC協(xié)議分為基于隨機(jī)接入ALOHA類和基于請(qǐng)求發(fā)送(Request-to-Send, RTS)/清除發(fā)送(Clear-to-Send, CTS)的握手類協(xié)議[5]。時(shí)隙ALOHA是ALOHA協(xié)議的改進(jìn)[6]，它將網(wǎng)絡(luò)時(shí)間劃分為相等的時(shí)隙，且節(jié)點(diǎn)只允許在時(shí)隙開始時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。文獻(xiàn)[7]揭示了水下時(shí)隙ALOHA協(xié)議存在的無(wú)沖突場(chǎng)景下的時(shí)間耦合關(guān)系，并提出了一種低復(fù)雜度的啟發(fā)式調(diào)度算法，在星型網(wǎng)絡(luò)中提升了水下時(shí)隙ALOHA的網(wǎng)絡(luò)性能。而在隨機(jī)分布的拓?fù)鋱?chǎng)景中，基于握手模式的MAC協(xié)議具有更好的適應(yīng)性[3]。該模式在發(fā)送數(shù)據(jù)前進(jìn)行信道預(yù)約，以滿足無(wú)沖突或低沖突網(wǎng)絡(luò)通信。時(shí)隙地面多址接入(Slotted Floor Acquisition Multiple Access, Slotted-FAMA)[8]和沖突避免多址接入(Multiple Access Collision Avoidance for Underwater, MACA-U)[9]是UAN中兩種典型的基于握手機(jī)制的MAC協(xié)議。Slotted- FAMA協(xié)議通過(guò)分時(shí)隙預(yù)約發(fā)送機(jī)制,以最大傳輸距離作為劃分時(shí)隙的依據(jù)，很好地解決了節(jié)點(diǎn)通信隱藏終端問題。但是，最大的時(shí)隙長(zhǎng)度將導(dǎo)致大量的空閑信道資源。因此，Slotted-FAMA協(xié)議的信道利用率和網(wǎng)絡(luò)吞吐量相對(duì)較低。MACA-U協(xié)議采用基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移的節(jié)點(diǎn)決策模式，節(jié)點(diǎn)隨網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移而采取不同的策略，因此信道利用率較高。在全向通信技術(shù)背景下，握手機(jī)制雖然可以減少?zèng)_突的發(fā)生，但是仍存在空閑信道浪費(fèi)和空間復(fù)用度較低的問題。

由于水聲定向通信技術(shù)的發(fā)展，定向通信的MAC協(xié)議受到研究者的日益關(guān)注。與全向收發(fā)網(wǎng)絡(luò)不同，基于定向通信的UAN通過(guò)較高網(wǎng)絡(luò)資源的空間復(fù)用度提升協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)吞吐量[10]。文獻(xiàn)[11]分析了定向通信下UAN的理論中斷概率，推導(dǎo)了淺海多徑效應(yīng)下定向通信網(wǎng)絡(luò)容量。文獻(xiàn)[12]針對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)機(jī)制存在的問題，提出了基于定向收發(fā)的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)機(jī)制，克服“聾”節(jié)點(diǎn)問題，提高了鄰居節(jié)點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)效率。文獻(xiàn)[13]提出一種全雙工定向碰撞避免MAC協(xié)議，利用在不同的工作頻帶下的定向通信技術(shù)解決“聾”節(jié)點(diǎn)問題，抑制“暴露終端”的問題。

文獻(xiàn)[11-13]中均采用基于多模態(tài)水聲換能器的定向收發(fā)技術(shù)。而近年來(lái)聲矢量傳感器的偶極子指向性及指向性電子旋轉(zhuǎn)技術(shù)備受關(guān)注[14]。在水聲通信中利用聲矢量傳感器聲壓和振速聯(lián)合加權(quán)處理帶來(lái)的空間增益，有效抵消各向同性干擾、提高解碼信噪比和降低誤碼率[15]。若將聲矢量傳感器應(yīng)用于UAN中，可以利用其空間指向性實(shí)現(xiàn)定向接收某個(gè)方向上的信號(hào)，即利用其空間復(fù)用的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行通信[15,16]。

從圖2(a)-圖2(c)可以得出，在定向接收模式下，當(dāng)干擾端 TXi方位低于 90°或距離小于 0.5 km時(shí)對(duì)RX0的干擾較大，當(dāng)干擾端 TXi方位大于 90°和距離大于 0.5 km 時(shí)對(duì) RX0的干擾較?。环轿环秶鸀閇160°,180°] 時(shí)雖然處于主波束范圍外但由于 180°處存在旁瓣導(dǎo)致存在較大的中斷概率。從圖2(d)-2(f)中看出，在定向接收模式下，當(dāng)d0較小時(shí)，接收波束范圍外的 TXi對(duì)于 RX0的干擾程度顯著小于全向接收模式；當(dāng)d0超過(guò)1.4 km時(shí)，即使在定向接收模式下，其受到其它節(jié)點(diǎn)的干擾仍然較大。綜上所述，若采用定向接收模式可以有效降低一定方位和距離范圍內(nèi)的干擾，但干擾端應(yīng)根據(jù)實(shí)際的干擾方位和通信距離判斷是否對(duì)接收端產(chǎn)生干擾，在設(shè)計(jì)UAN-MAC協(xié)議時(shí)節(jié)點(diǎn)需要對(duì)定向接收鏈路的抗干擾能力進(jìn)行判別。

(1) 推導(dǎo)了矢量水聽器指向性接收下的水聲網(wǎng)絡(luò)中斷概率，驗(yàn)證了矢量水聽器在UAN中定向接收的有效性和可行性。

(2) 利用矢量水聽器定向接收的空間復(fù)用特性，提出一種定向接收模式下的握手機(jī)制和節(jié)點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移策略，縮小靜默節(jié)點(diǎn)的范圍，提升網(wǎng)絡(luò)的容量。

黨中央、國(guó)務(wù)院十分重視藥品標(biāo)準(zhǔn)工作，迄今已經(jīng)頒布實(shí)施10版藥典，而且，國(guó)家藥品監(jiān)督管理局經(jīng)過(guò)多年的努力，對(duì)地方藥品標(biāo)準(zhǔn)分期分批進(jìn)行了整頓，實(shí)施了地方標(biāo)準(zhǔn)上升國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)家藥品標(biāo)準(zhǔn)提高行動(dòng)，為建立健全國(guó)家藥品標(biāo)準(zhǔn)體系，提高我國(guó)藥品質(zhì)量水平，促進(jìn)醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，保障公眾用藥安全發(fā)揮了重要作用。但由于我國(guó)藥品品種繁多，尤其是中藥材、中成藥成分復(fù)雜，許多研究工作基礎(chǔ)薄弱，中藥材、中成藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提高的難度大、任務(wù)艱巨。藥品監(jiān)督抽檢發(fā)現(xiàn)部分試行標(biāo)準(zhǔn)至今尚未轉(zhuǎn)正。

2 定向接收技術(shù)

2.1 聲矢量信號(hào)處理

矢量傳感器可以同步共點(diǎn)地獲得聲場(chǎng)的標(biāo)量和矢量信息，增加了信息種類和數(shù)量，擴(kuò)展了后置信號(hào)處理空間，且矢量傳感器可以實(shí)現(xiàn)聲壓水聽器陣才能測(cè)量的目標(biāo)方位信息，具有良好的指向性[17]。

在滿足聲學(xué)歐姆定律條件下，2維矢量水聽器輸出模型為

式中，t是網(wǎng)絡(luò)時(shí)間，x(t) 為目標(biāo)信號(hào)，p(t)為聲壓信息，vx(t)和vy(t) 是振速分量，θ為信號(hào)的水平入射角度。根據(jù)文獻(xiàn)[17]所述，通過(guò)電子旋轉(zhuǎn)vx和vy，引導(dǎo)方位為目標(biāo)方位ψ，得到組合振速vc和vs：

2、拓寬資金籌集渠道。為解決土地增值收益長(zhǎng)期“取之于農(nóng)、用之于城”的問題，嚴(yán)格貫徹落實(shí)中共中央、國(guó)務(wù)院《關(guān)于實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的意見》里提到的要將更多的土地出讓收入用于支持“三農(nóng)”以及將高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)等新增耕地指標(biāo)和城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤節(jié)余指標(biāo)跨省域調(diào)劑收益，通過(guò)支出預(yù)算全部用于支持實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略及鞏固脫貧攻堅(jiān)成果。

(2) 某個(gè)節(jié)點(diǎn)收到發(fā)送給其它節(jié)點(diǎn)的CTS包(xCTS)時(shí)，需要根據(jù) IT值判斷是否會(huì)對(duì)該定向接收通信鏈路產(chǎn)生影響。若該定向通信鏈路的發(fā)送端是該節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)，則該節(jié)點(diǎn)需在τ+TDATA時(shí)間內(nèi)禁止主動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)信道。

圖1 基于單矢量水聽器的定向接收技術(shù)

2.2 定向接收下的網(wǎng)絡(luò)中斷概率分析

雖然矢量傳感器的指向性接收波束可以定向接收某個(gè)方位的信號(hào)，但是如圖1(a)所示，方位范圍為240°～300°內(nèi)存在明顯旁瓣且指向性波束寬度較大，導(dǎo)致并發(fā)通信鏈路間可能存在同頻干擾。本文通過(guò)建立節(jié)點(diǎn)中斷概率模型分析所使用的定向接收技術(shù)的抗干擾能力，以驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的可行性。

如圖1(b)所示，若干個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布在2維水平面內(nèi)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)使用Aloha協(xié)議接入網(wǎng)絡(luò)。設(shè)存在一對(duì)發(fā)送端 TX0和接收端 RX0， RX0的矢量水聽器接收波束極大值方向指向 TX0。以 RX0為圓心，半徑r ∈[Rmin,Rmax] ，方位角θ ∈[φmin,φmax]組成的灰色區(qū)域A內(nèi)存在K個(gè) 干擾端 TXi(i=1,2,...,K)，其中，Rmin和Rmax分別為區(qū)域A內(nèi)節(jié)點(diǎn)間最小和最大通信距離，φmin和φmax分別為區(qū)域A內(nèi)節(jié)點(diǎn)最小和最大入射方位。

在全向接收模式下，接收端 R X0處的接收信號(hào)可以表示為

其中，ν是通信載波頻率，di是 TXi到 RX0的歐氏距離，Hi(di,ν) 是 TXi信號(hào)到達(dá) RX0的信道增益，xi表示T Xi發(fā)送的信號(hào)；N0表示加性高斯白噪聲。

(a) 節(jié)點(diǎn)nq提取CTS包中的接收方位信息，結(jié)合在線測(cè)得的節(jié)點(diǎn)nj方位信息，利用三角關(guān)系可計(jì)算出干擾方位 ∠ijq。

在給定的區(qū)域A內(nèi)，fI1|z(x|z) 為位置z時(shí)干擾功率x的概率密度，fz(z) 為位置z的概率密度，則fI1(x)為

假設(shè)干擾端 TXi與接收端 RX0接收指向方向的夾角為θi，指向性接收采用p+2vc的矢量組合模式，則干擾端 TXi發(fā)送的信號(hào)在接收端 RX0處的輸出為

根據(jù)文獻(xiàn)[19]可知發(fā)送端 TXi發(fā)送的水聲信號(hào)在接收端處的信道增益Hi(di,ν)服從復(fù)高斯分布，該分布的方差為

其中，α是與海洋地理環(huán)境有關(guān)的傳播系數(shù)，a(ν)-di是與距離di和頻率ν有關(guān)的吸收系數(shù)。

接收端 RX0處的信干噪比(SINR)模型表示為

其中，PTX表示發(fā)送端 TXi的發(fā)送功率，PN表示接收端RX0處的噪聲功率。設(shè)聲壓噪聲功率為，則其振速噪聲功率為/2 ，在p+2vc線性組合中噪聲功率為3，所以PN在全向和定向接收模型下的值分別為和3。θj表示發(fā)送端TXj到接收端RX0的方位與 R極大值指向方位之間的夾角，G(θj)表示該方位夾角θj產(chǎn)生的空間增益，G(θj)取值為式(8)所示。

假設(shè)Ik為K個(gè)干擾端在接收端 RX0處的干擾功率之和，則有

位置z可由干擾端到接收端 RX0的距離r和水平入射角θ表示，則fI1(x)變換為

其中，η0=d0αa(ν)d0，r0=G(0)PTX/PN，fIK(x)表示IK的概率密度，MIK(s) 表示IK的矩量母函數(shù)(Moment Generating Function, MGF)。根據(jù)文獻(xiàn)[20]可知，由于干擾信號(hào)的獨(dú)立性，fIK(x)為fI1(x)的k重卷積(如式(11)所示)，所以IK的MIK(s)與I1的MI1(s)的關(guān)系如式(12)所示。

2.1 不同惡性腫瘤疾病組血漿Hsp90α表達(dá)水平比較 各惡性腫瘤疾病組血漿Hsp90α表達(dá)水平均明顯高于健康對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見圖1。

由于Hj(dj,ν)服 從復(fù)高斯分布，則I1服從指數(shù)分布，即I1～E(λ) ，其中λ=dj-αa(ν)-djPTXG(θj)。為保證正確接收到發(fā)送端 TX0的信號(hào)，在接收端處的信干噪比需大于一定的解碼門限Zth。在接收端RX0處發(fā)生通信中斷的概率為

其中，fR(r)和fΘ(θ) 分別是r和θ的概率密度函數(shù)，fI1|r,θ(x|r,θ)是r和θ條件下I1的概率密度函數(shù)。根據(jù)隨機(jī)幾何原理，fR(r)與fΘ(θ)分別為

根據(jù)式(13)-式(15)且I1服從指數(shù)分布，則I1的MGF表示為

將式(16)代入式(10)可得出定向接收模式和全向接收模式下的中斷概率。設(shè)ν=15 kHz，α=1.76,PTX/PN=60 dB,Rmin=0.2 km,Rmax=2 km。基于以上參數(shù)，當(dāng)干擾節(jié)點(diǎn)數(shù)量為0且d0為 2 km時(shí) RX0處的接收信噪比大約為5 dB，所以Zth設(shè)置為5 dB。從圖1(a)可知指向性接收波束主瓣3dB寬度約為110°，所以干擾端在 RX0處的入射方位最大范圍設(shè)置為 [55°,305°]。在UAN場(chǎng)景中節(jié)點(diǎn)密度較為稀疏，干擾節(jié)點(diǎn)數(shù)量K從1 到3可滿足實(shí)際應(yīng)用。當(dāng)K=1時(shí)不同干擾方位范圍 [φmin,φmax] 和距離范圍[Rmin,Rmax]的網(wǎng)絡(luò)中斷概率如圖2(a)-圖2(c)所示，在不同d0和K條件下的全向和定向模式下的網(wǎng)絡(luò)中斷概率如圖2(d)-圖2(f)所示。

翻轉(zhuǎn)課堂起源于國(guó)外，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究起步相對(duì)較晚，可以說(shuō)國(guó)外的研究趨勢(shì)是國(guó)內(nèi)研究的風(fēng)向標(biāo)，了解國(guó)外文獻(xiàn)研究方向，對(duì)國(guó)內(nèi)研究具有重要的指導(dǎo)意義。我們?cè)趯?duì)翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行了深入細(xì)致的理論溯源之后，結(jié)合其他國(guó)外有關(guān)翻轉(zhuǎn)課堂的研究文獻(xiàn)，尤其是大學(xué)層面的研究，不難發(fā)現(xiàn)已經(jīng)產(chǎn)生了三大主要研究趨勢(shì)：

圖2 網(wǎng)絡(luò)中斷概率

基于矢量水聽器(采用聲矢量傳感器為接收器的水聲換能器簡(jiǎn)稱為矢量水聽器)的定向接收特性，本文提出一種定向接收低沖突概率UAN媒體接入控制協(xié)議(DRLCP-MAC)。本文主要工作如下：

3 協(xié)議設(shè)計(jì)

3.1 協(xié)議簡(jiǎn)介

本文DRLCP-MAC協(xié)議定義3種數(shù)據(jù)包：請(qǐng)求發(fā)送包(R T S)，清除發(fā)送包(C T S)和數(shù)據(jù)包(DATA)。本文協(xié)議認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸失敗只能由數(shù)據(jù)包碰撞引起，不考慮數(shù)據(jù)在水聲信道中發(fā)生傳輸錯(cuò)誤的情況。在DRLCP-MAC中，當(dāng)某一個(gè)節(jié)點(diǎn)S需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，需要在競(jìng)爭(zhēng)窗口時(shí)間內(nèi)偵聽信道。若未偵聽到其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送CTS包，則在競(jìng)爭(zhēng)時(shí)間結(jié)束后發(fā)送RTS包。當(dāng)目的接收端節(jié)點(diǎn)R接收到RTS包后，通過(guò)在線測(cè)到信源節(jié)點(diǎn)S的方位角α，將矢量水聽器的極大值方向指向該方位。節(jié)點(diǎn)R將方位角α和接收功率等相關(guān)信息寫入CTS包中，全向發(fā)送該包并進(jìn)入等到DATA包狀態(tài)。其它節(jié)點(diǎn)接收到CTS包后，提取發(fā)送節(jié)點(diǎn)方位角和功率等信息，計(jì)算是否會(huì)影響節(jié)點(diǎn)R接收數(shù)據(jù)。若不影響，則丟棄該包。若影響，則進(jìn)入靜默狀態(tài)。節(jié)點(diǎn)S接收到CTS包后，在線測(cè)得信源方位角β，將極大值方向指向該方位。節(jié)點(diǎn)S全向發(fā)送DATA包。節(jié)點(diǎn)R接收到DATA包后完成此次數(shù)據(jù)傳輸。

3.2 定向接收模式下的握手機(jī)制設(shè)計(jì)

如圖3所示，在全向接收模式下，當(dāng)節(jié)點(diǎn)ni一跳內(nèi)的鄰居節(jié)點(diǎn)nc接收到其發(fā)送的RTS包時(shí)，作為節(jié)點(diǎn)ni的鄰居節(jié)點(diǎn)應(yīng)保持靜默狀態(tài)。節(jié)點(diǎn)ni的鄰居保持靜默的原因是鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)可能影響節(jié)點(diǎn)ni接收CTS包。由于節(jié)點(diǎn)nc接入信道時(shí)需要進(jìn)行握手流程，節(jié)點(diǎn)ni接收CTS包主要受到節(jié)點(diǎn)nc發(fā)送的RTS或CTS包的影響。由于水聲網(wǎng)絡(luò)傳播時(shí)延較大而控制包長(zhǎng)度較小，所以節(jié)點(diǎn)nc發(fā)送的控制包與節(jié)點(diǎn)ni處的CTS包發(fā)生沖突的概率較小。

圖3 RTS/CTS握手機(jī)制示意圖

當(dāng)節(jié)點(diǎn)nj接收到RTS包后，將接收波束的極大值方向指向節(jié)點(diǎn)ni的方位。節(jié)點(diǎn)ni收到CTS包后，將接收波束的極大值方向指向節(jié)點(diǎn)nj方位。通過(guò)上述握手過(guò)程，節(jié)點(diǎn)ni和節(jié)點(diǎn)nj建立了定向接收的通信鏈路。若某個(gè)節(jié)點(diǎn)收到發(fā)送給其它節(jié)點(diǎn)的CTS包，則應(yīng)該判斷是否會(huì)影響該通信鏈路的接收端接收DATA包。若影響接收端接收DATA包，則靜默時(shí)間設(shè)置為τ+TDATA。其中，τ是網(wǎng)絡(luò)的最大傳播時(shí)延，TDATA為物理層發(fā)送DATA包所需時(shí)長(zhǎng)。通過(guò)本文第2節(jié)分析，需要根據(jù)實(shí)際的方位與干擾距離計(jì)算以獲得鄰居節(jié)點(diǎn)是否影響目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)。如式(17)所示，表示節(jié)點(diǎn)nq對(duì)接收端nj的干擾值，∠ijq表示節(jié)點(diǎn)向量和之間的夾角，P和P分別表示在全向接收模式下節(jié)點(diǎn)nq和節(jié)點(diǎn)ni發(fā)送的信號(hào)在節(jié)點(diǎn)nj處的接收功率，G(Δθ)是式(8)所示干擾夾角 Δθ條件下的空間增益。是協(xié)議規(guī)定接收端所能容忍的干擾節(jié)點(diǎn)數(shù)量，即表示接收端的干擾功率容忍平均值。當(dāng)I＜時(shí)，節(jié)點(diǎn)nq不會(huì)對(duì)nj接收數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾。

注射劑口服：①氯化鉀注射劑口服。臨床上常使用口服氯化鉀注射液補(bǔ)鉀[10]，認(rèn)為比較直接、方便、簡(jiǎn)單易行。缺點(diǎn)是口感苦澀，難以咽下，易出現(xiàn)惡心、嘔吐，引起消化液丟失；應(yīng)稀釋于冷開水或飲料中，分次服用。②欖香稀乳注射劑口服。欖香稀乳有口服液和注射劑兩種劑型。醫(yī)師開具處方時(shí)恰逢口服劑型缺貨，于是用注射劑代替口服劑型給患者服用。欖香稀乳注射劑說(shuō)明書明確載明：該劑型口服吸收差，生物利用度僅為18.8%。藥師不建議使用。

節(jié)點(diǎn)ni的 鄰居節(jié)點(diǎn)可能受到節(jié)點(diǎn)ni發(fā)送的DATA包的干擾，導(dǎo)致鄰居節(jié)點(diǎn)握手失敗。節(jié)點(diǎn)ni的鄰居節(jié)點(diǎn)收到發(fā)送給節(jié)點(diǎn)ni的CTS包時(shí)說(shuō)明節(jié)點(diǎn)ni和節(jié)點(diǎn)nj已成功握手，為了避免被節(jié)點(diǎn)ni干擾，所以節(jié)點(diǎn)ni的鄰居節(jié)點(diǎn)此時(shí)不應(yīng)主動(dòng)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)信道。如圖3所示，若節(jié)點(diǎn)處于灰色區(qū)域E內(nèi)時(shí)將無(wú)法收到nj發(fā)送給ni的CTS包，區(qū)域E內(nèi)節(jié)點(diǎn)無(wú)法判斷節(jié)點(diǎn)ni和節(jié)點(diǎn)nj是否已成功握手，所以協(xié)議容忍節(jié)點(diǎn)ni對(duì)區(qū)域E處節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的干擾問題。

學(xué)生出示按要求變化后的圖形(圖略)，教者結(jié)合圖形用動(dòng)畫演示，引導(dǎo)同學(xué)們后得出相關(guān)結(jié)論仍然成立．(詳細(xì)過(guò)程略)

綜上所示，在應(yīng)用矢量水聽器定向接收模式的場(chǎng)景中，DR-UAMC協(xié)議的定向接收握手機(jī)制設(shè)計(jì)模式如下：

(1) 某個(gè)節(jié)點(diǎn)收到發(fā)送給其它節(jié)點(diǎn)的RTS包(xRTS)時(shí)，不需要進(jìn)入靜默狀態(tài)。

利用在線測(cè)得的信源方位信息即可通過(guò)聲壓和振速線性加權(quán)組合來(lái)調(diào)整矢量水聽器的單邊指向性，使其指向期望用戶，進(jìn)而屏蔽波束范圍外的干擾源。為保證接收端獲得最大信噪比，本文采用p+2vc的矢量組合[18]，其指向波束如圖1(a)所示。

3.3 協(xié)議狀態(tài)轉(zhuǎn)移策略

RTS, CTS和DATA包的結(jié)構(gòu)中，“包類型”、“源地址”和“目的地址”是各類包的基礎(chǔ)字段。在CTS包中設(shè)置“接收方位”和“干擾功率平均容忍值”字段使得鄰居節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)式(17)判斷是否干擾該定向接收鏈路?！癉ATA”包中設(shè)置“數(shù)據(jù)包號(hào)”和“數(shù)據(jù)”字段記錄本次握手需要發(fā)送的實(shí)際數(shù)據(jù)。本文協(xié)議中節(jié)點(diǎn)狀態(tài)為空閑(IDLE)、競(jìng)爭(zhēng)(CONTEND)、靜默(QUIET)、競(jìng)爭(zhēng)靜默(QUIET_CTD)、等待CTS包(WFCTS)和等待DATA包(WFDATA)。協(xié)議節(jié)點(diǎn)具體的狀態(tài)轉(zhuǎn)移策略如下：

(1) 當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)且狀態(tài)為IDLE時(shí)，將狀態(tài)切換CONTEND狀態(tài)，該狀態(tài)保持時(shí)間為TCTD， 其中，TCTD=Random(0,WCTD)， Random(a,b)表示取a與b之間的隨機(jī)數(shù)，WCTD表示最大競(jìng)爭(zhēng)窗口時(shí)間(WCTD=τ+TCTS)。當(dāng)TCTD結(jié)束后，節(jié)點(diǎn)將當(dāng)前時(shí)間寫入RTS包的時(shí)間戳中并廣播該包。

(2) 當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到RTS包時(shí)，若節(jié)點(diǎn)狀態(tài)是IDLE、CONTEND或QUIET_CTD，首先根據(jù)RTS包的接收功率和本節(jié)點(diǎn)處環(huán)境噪聲功率按照式(17)計(jì)算本次接收的δth值，然后將本次接收到RTS包的接收方位和δth值寫入CTS包中并廣播該包。最后，本節(jié)點(diǎn)切換為WFCTS狀態(tài)(狀態(tài)保持時(shí)長(zhǎng)為 2τ+TCTS，其中TCTS是物理層發(fā)送CTS包所需的時(shí)長(zhǎng))。若節(jié)點(diǎn)狀態(tài)為QUIET、WFCTS或WFDATA，則保持原狀態(tài)，并丟棄該包。

(3) 當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到xRTS包時(shí)將該包發(fā)送地址存入本節(jié)點(diǎn)鄰居節(jié)點(diǎn)表中，保持原有狀態(tài)不變并丟棄該包。

(4) 當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到CTS包時(shí)，若節(jié)點(diǎn)狀態(tài)是WFCTS，則立即發(fā)送DATA包，發(fā)送完畢后檢測(cè)緩存中是否存在數(shù)據(jù)包未發(fā)送，若存在待發(fā)送的數(shù)據(jù)包，則節(jié)點(diǎn)狀態(tài)切換為CONTEND，進(jìn)入新一輪的信道競(jìng)爭(zhēng)階段；若沒有待發(fā)送的數(shù)據(jù)包，則節(jié)點(diǎn)狀態(tài)切換為IDLE。

(5) 當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到xCTS包時(shí)，若節(jié)點(diǎn)為IDLE,CONTEDN, QUIET或QUIET_CTD，則需根據(jù)以下步驟判斷是否在影響接收端接收DATA包。

如圖3所示，假設(shè)本節(jié)點(diǎn)為nq，該CTS包由節(jié)點(diǎn)nj發(fā)送給節(jié)點(diǎn)ni。

近年來(lái)，國(guó)家開始重視產(chǎn)教融合，特別是產(chǎn)教融合平臺(tái)的建立，初步搭建了產(chǎn)業(yè)與教育融通的渠道。各地方院校也紛紛推出產(chǎn)教融合的新舉措，拓寬了產(chǎn)教融合的渠道。尤其是在職業(yè)教育與產(chǎn)業(yè)對(duì)接、人才培養(yǎng)模式等方面成效顯著。

對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋梁施工質(zhì)量而言，決定施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一便是施工材料，因?yàn)槭┕そY(jié)構(gòu)的特殊性，對(duì)于材料的質(zhì)量要求也比較苛刻[3]。對(duì)此，在橋梁施工之前需要先根據(jù)施工項(xiàng)目的具體情況做好施工材料的采購(gòu)方案設(shè)計(jì)，并對(duì)所需要的材料進(jìn)行采購(gòu)，尤其是材料類型、數(shù)量以及費(fèi)用等進(jìn)行估算評(píng)價(jià)，并安排有責(zé)任心、具備一定工作經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行采購(gòu)，采購(gòu)時(shí)需要落實(shí)一定的質(zhì)量監(jiān)督管理措施，保障采購(gòu)的材料能夠有效地滿足橋梁施工的質(zhì)量要求，規(guī)避以次充好的現(xiàn)象發(fā)生。所采購(gòu)的材料必須具備出廠合格證、批號(hào)、化學(xué)成分檢測(cè)報(bào)告、質(zhì)量保障書等，并在入場(chǎng)時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)某椴?，在確保質(zhì)量無(wú)誤之后才能夠進(jìn)行施工，提高施工質(zhì)量。

(b) 由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率相同，根據(jù)節(jié)點(diǎn)nj在節(jié)點(diǎn)nq處的接收功率P，可估計(jì)出節(jié)點(diǎn)nq信號(hào)在節(jié)點(diǎn)nj處的接收功率P，即P≈P。

(6) 當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到DATA包時(shí)，則將本節(jié)點(diǎn)狀態(tài)切換為IDLE。當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到發(fā)送給其它節(jié)點(diǎn)的DATA時(shí)，均保持原狀態(tài)。

(7) 當(dāng)WFCTS狀態(tài)保持時(shí)間結(jié)束時(shí)，將狀態(tài)切換為QUIET。本文協(xié)議中QUIET狀態(tài)的保持時(shí)間計(jì)算方法與MACA-U協(xié)議相同，采用二進(jìn)制指數(shù)退避算法。

(8) 當(dāng)節(jié)點(diǎn)QUIET、QUIET_CTD或WFDATA狀態(tài)保持時(shí)間結(jié)束后，檢測(cè)緩存中是否存在數(shù)據(jù)包未發(fā)送，若存在待發(fā)送的數(shù)據(jù)包，則節(jié)點(diǎn)狀態(tài)切換為CONTEND，進(jìn)入新一輪的信道競(jìng)爭(zhēng)階段；若沒有待發(fā)送的數(shù)據(jù)包，則節(jié)點(diǎn)狀態(tài)切換為IDLE。

4 仿真驗(yàn)證

在NS-3平臺(tái)的水聲網(wǎng)絡(luò)UAN仿真模塊上對(duì)DRLCP-MAC協(xié)議進(jìn)行仿真，水聲信號(hào)的傳播損失采用Thorp模型[21]，定向與全向接收的信干噪比模型采用式(7)所示。與MACA-U協(xié)議和Slotted-FAMA協(xié)議在隨機(jī)拓?fù)鋱?chǎng)景對(duì)比信道接入成本、網(wǎng)絡(luò)吞吐量和端到端時(shí)延性能。為保證實(shí)驗(yàn)公平性，對(duì)MACA-U協(xié)議和Slotted-FAMA協(xié)議進(jìn)行修改，即在握手成功后均切換為定向接收模式。發(fā)射換能器的聲源級(jí)為 135 dB ， 解碼信噪比門限為 6 dB，有效通信距離為 2 km ，載波頻率為 15 kHz，通信速率為 2 kpbs。由于文獻(xiàn)[11-13]協(xié)議場(chǎng)景均采用多模態(tài)換能器定向收發(fā)技術(shù)，而本文協(xié)議采用矢量水聽器定向收信技術(shù)并驗(yàn)證該技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用可行性?；趹?yīng)用場(chǎng)景和物理層通信硬件設(shè)備的不同，本文協(xié)議不與現(xiàn)有定向通信類協(xié)議進(jìn)行量化對(duì)比。

（2）若CurrentLayerDepth 等于CurrentSampleDepth，則算法終止，此時(shí)，CurrentTexcoords 就是最終要輸出的紋理坐標(biāo)toff；

圍繞學(xué)科用戶對(duì)文獻(xiàn)資源建設(shè)的共性與個(gè)性化需求分析，筆者認(rèn)為在“雙一流”背景下的學(xué)科化資源體系（見表1）建設(shè)，不僅要涵蓋基礎(chǔ)性文獻(xiàn)資源和系統(tǒng)化的學(xué)科專業(yè)資源［9］，還要結(jié)合不同層次學(xué)科的特點(diǎn)與發(fā)展定位，提供評(píng)估及應(yīng)用型資源保障，從而滿足用戶多層次的信息需求。在資源載體選擇上，一方面可以遵循e-first的訂購(gòu)原則，同時(shí)也要適當(dāng)結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)與資源屬性綜合考慮。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞秶鸀?4 km×4 km的海域，為保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，將網(wǎng)絡(luò)劃分為16個(gè) 1 km×1 km的網(wǎng)格。本文進(jìn)行100次隨機(jī)實(shí)驗(yàn)，每次仿真時(shí)間為1000 s，取全部仿真結(jié)果的平均值。每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)隨機(jī)部署一個(gè)水聲通信節(jié)點(diǎn)。在16個(gè)節(jié)點(diǎn)中隨機(jī)選擇5個(gè)節(jié)點(diǎn)作為發(fā)送端，每個(gè)發(fā)送端隨機(jī)選擇某個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)作為接收端。每個(gè)節(jié)點(diǎn)裝配有矢量水聽器，接收模式可在全向與定向之間切換，定向接收模式采用p+2vc組合指向性。DRLCP-MAC中的參數(shù)取3。

4.1 協(xié)議接入信道成本

利用仿真時(shí)間內(nèi)發(fā)送RTS包的數(shù)量與成功接收到的DATA包數(shù)量之間的比值驗(yàn)證不同協(xié)議接入信道的成本，即每成功傳輸一個(gè)DATA包，需要發(fā)送多少個(gè)RTS包。仿真結(jié)果如圖4所示。從圖4中可以看出Slotted-FAMA的RTS/DATA比值最高，MACA-U和DRLCP-MAC的信道接入成本低于Slotted-FAMA。由于在Slotted-FAMA協(xié)議中，節(jié)點(diǎn)如果偵聽到任意目的地址非本節(jié)點(diǎn)的控制包均需要進(jìn)入靜默退避狀態(tài)。而在MACA-U和DRLCP-MAC中根據(jù)其狀態(tài)轉(zhuǎn)移策略進(jìn)行選擇性退避操作。DRLCP-MAC協(xié)議的信道接入成本低于MACAU協(xié)議，根據(jù)DRLCP-MAC的握手規(guī)則，節(jié)點(diǎn)收到xCTS時(shí)進(jìn)行選擇性靜默進(jìn)而允許多對(duì)通信鏈路存在，而在全向接收模式下的MACA-U協(xié)議中，節(jié)點(diǎn)若收到xCTS包，為防止發(fā)生數(shù)據(jù)碰撞則需要保持靜默狀態(tài)。

圖4 不同發(fā)包率下的信道接入成本對(duì)比

4.2 協(xié)議網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能

利用仿真時(shí)間內(nèi)成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量衡量協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。仿真結(jié)果如圖5 所示，協(xié)議的吞吐量與發(fā)包率呈現(xiàn)正比關(guān)系，當(dāng)發(fā)包率增大到一定程度時(shí)，吞吐量增長(zhǎng)緩慢達(dá)到協(xié)議性能極限。由于Slotted-FAMA將網(wǎng)絡(luò)時(shí)間劃分為固定的時(shí)隙，其吞吐量性能受到固定時(shí)隙的影響，導(dǎo)致吞吐量在不同網(wǎng)絡(luò)負(fù)載下相似。MACA-U協(xié)議采用基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移的機(jī)制，其對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的變化適應(yīng)性較強(qiáng)，但是由于握手機(jī)制導(dǎo)致的沉默區(qū)域影響，其效率低于基于定向接收機(jī)制的DRLCP-MAC。DRLCP-MAC協(xié)議利用矢量水聽器的定向接收特性，建立一種基于定向收信的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移策略，縮小了沉默區(qū)域的范圍，提高了網(wǎng)絡(luò)資源的空間復(fù)用率。當(dāng)發(fā)包率小于0.08時(shí)，DRLCP-MAC與MACA-U的吞吐量相似。這是因?yàn)楫?dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較小且在相同的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間內(nèi)，DRLCP-MAC和MACA-U均可將產(chǎn)生的負(fù)載數(shù)據(jù)交付到下一跳節(jié)點(diǎn)。在高網(wǎng)絡(luò)負(fù)載下，DRLCP-MAC的吞吐量性能明顯高于MACA-U協(xié)議，這是因?yàn)殡S著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增加，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)碰撞加劇，DRLCPMAC采用基于定向接收的狀態(tài)轉(zhuǎn)移機(jī)制提高數(shù)據(jù)鏈路的并行度，減弱了網(wǎng)絡(luò)擁塞的影響。在數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度為500 Byte的仿真場(chǎng)景中，DRLCP-MAC協(xié)議性能比數(shù)據(jù)包為250 Byte更為優(yōu)良，由此可見，在高負(fù)載高數(shù)據(jù)量的情況下，DRLCP-MAC具有更高的吞吐量性能優(yōu)勢(shì)。

圖5 不同發(fā)包率下的吞吐量對(duì)比

4.3 協(xié)議網(wǎng)絡(luò)端到端時(shí)延性能

圖6為不同發(fā)包率下端到端時(shí)延對(duì)比，可以看出信道的競(jìng)爭(zhēng)程度隨發(fā)包率的增長(zhǎng)而加劇，導(dǎo)致協(xié)議的端到端時(shí)增加。Slotted-FAMA 在時(shí)隙開始時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，并且每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包需要消耗3個(gè)時(shí)隙進(jìn)行握手和確認(rèn)，所以Slotted-FAMA的端到端時(shí)延遠(yuǎn)大于DRLCP-MAC和MACA-U協(xié)議。MACA-U和DRLCP-MAC協(xié)議在發(fā)包率較小時(shí)端到端時(shí)延性能接近。這是由于當(dāng)發(fā)包率較小時(shí)信道競(jìng)爭(zhēng)度較低，所以定向接收的性能發(fā)揮的作用較少。隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增加，DRLCP-MAC協(xié)議的端到端時(shí)延性能優(yōu)于全向模式下的MACA-U協(xié)議。較高的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載會(huì)造成較為嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)擁塞問題，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)接入信道的時(shí)間成本增加。在定向接收模式下干擾范圍被縮小，DRLCP-MAC的狀態(tài)轉(zhuǎn)移策略可建立多個(gè)并行的定向接收通信鏈路，所以DRLCP-MAC緩解了網(wǎng)絡(luò)擁塞問題，保證了網(wǎng)絡(luò)較低的端到端時(shí)延。

[36] Kane Jane, The South China Sea Dispute: Prospects for Preventive Diplomacy, The United States Institute for Peace, March 1996.

圖6 不同發(fā)包率下的端到端時(shí)延對(duì)比

5 結(jié)論

本文闡述和利用矢量水聽器的定向接收性能，驗(yàn)證了定向收信特性在水聲網(wǎng)絡(luò)中的適用性，推導(dǎo)了定向接收模式下網(wǎng)絡(luò)中斷模型。利用定向收信的理論，提出了定向接收低沖突率水聲網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議，建立了一種基于定向收信的握手機(jī)制，設(shè)計(jì)了定向接收模式下的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移策略。在NS3平臺(tái)上進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明本文提出的DRLCPMAC協(xié)議在高網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的情況下比MACA-U和Slotted-FAMA協(xié)議擁有更低的信道接入成本、更高的網(wǎng)絡(luò)吞吐量和更低的端到端時(shí)延，且可有效提升水聲網(wǎng)絡(luò)的性能。因此，在裝配矢量水聽器的水下組網(wǎng)場(chǎng)景中有著較高的適用性。