一种基于定向天线的卫星编队网络信道接入控制方法与流程

本发明属于无线自组织网络数据链路层协议方法设计领域，是一种应用在卫星编队网络中取代全向天线采用定向天线的多址接入协议设计方法。

背景技术：

微小卫星由于体积小、重量轻、研制周期短、成本低、发射方式灵活等特点，广泛的应用在通信、航天、军事侦查、军事指挥、环境与资源检测等领域。而由于单颗微小卫星的体积小，功率低等限制，在通信天线的选择上摒弃了传统的全向天线，采用面积小，易固定的定向面天线。所以迫切的需要设计基于定向天线的网络通信协议。

此外微小卫星的发展经历了：1)单颗小卫星独立工作。2)多颗卫星形成星座，按要求分布在单轨道或多轨道的平面。星座能提高地面覆盖范围直到全球,可极大缩短重访周期,达到大卫星难以达到的目的。3)编队飞行星座。由若干颗小卫星组成一定形状的飞行轨迹,以分布方式构成一颗“虚拟卫星”。而卫星编队的组网通信将对卫星编队飞行，执行联合任务、实现信息共享、进行联合决策起到重要影响。

媒体访问控制协议(Media Access Control Protocol-MAC)位于开放式系统互联(Open System Interconnection-OSI)七层协议中的数据链路层，主要负责控制与连接物理层的物理介质。无线自组织网络(Ad hoc)中的MAC协议负责控制无线传感器节点占用无线网络信道，传输数据。无线自组织网中的MAC协议主要是保证节点之间占用信道的公平性和提高信道资源共享的利用率。无线自组织网络具有拓扑变化快，能量有限，信道资源紧张的特点，所以高效的MAC协议设计方法能够有效的提高无线自组织网络的数据吞吐量、减少数据传输时延、节省能量，提高传感器寿命等特点。

无线自组织网络MAC协议的设计方法大都是基于传统的全向天线，即无线传感器节点传输数据时，发射信号范围内的所有其他无线传感器节点都可以收到数据。基于传统定向天线的MAC协议设计方法具有控制简单，链接成功率高的特点。关于采用全向天线的MAC协议设计在R.Jurdak等人“A survey,classification and comparative analysis of medium access control protocols for ad hoc wireless networks,IEEE Commun.Surveys Tuts.,vol.6,no.1,pp.2–16,2004.”的文献中有详细介绍。

无线自组织网络定向MAC协议最早由R.Choudhury等人在文献“Using directional antennas for medium access control in ad hoc networksProc.IEEE MOBICOM’02,Mar.2002.”中提出，并得到了广泛关注，其核心思想是将无线局域网802.11的二进制退避，载波侦听，握手协议等机制运用到定向MAC协议设计的方法中。Ad Hoc无线网络中的节点使用定向天线可以提高无线传感器网络中节点的信号传输范围、减少信号干扰、提高空间复用、增大数据吞吐量、减少时延等优势。然而使用定向天线会造成隐藏终端和聋节点问题，如图1所示。A.Nasipuri等人针对上述问题在“A MAC protocol for mobile ad hoc networks using directional antennas，in Proc.IEEE WCNC’00,Sep.2000.”中提出的解决方法是无线传感器节点采用全向天线监听数据，定向天线发送数据。这种定向MAC协议的设计方法不仅需要无线传感器工作在全向天线和定向天线双模式下，提高了切换操作的复杂度，而且会造成发射增益不对称问题。

因此该类方法没有从根本上解决采用定向天线带来的隐藏终端和聋节点问题。目前关于无线自组织网络定向天线的MAC协议研究中，尚且没有一套简单高效的采用全定向天线传输数据的设计方法。

技术实现要素：

为了克服现有无线自组织网络定向MAC协议设计方法中半定向传输数据导致增益不对称以及双模式操作切换设计复杂的问题，本发明提供一种基于定向天线的卫星编队网络信道接入控制方法，所述方法为一种全定向多址接入控制协议，通过该方法不仅可以解决定向天线带来的隐藏终端和聋节点问题，而且降低了操作和协议设计的复杂度，提高了无线传感器网络的吞吐量，减少数据接入时延。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于定向天线的卫星编队网络信道接入控制方法，所述方法无线自组织网络中的节点配备定向天线，采用定向天线监听无线信道，通过定向虚拟载波侦听(DNAV)，基于天线单元的扫描实现全定向传输数据。

进一步地，所述定向天线为自适应阵列天线或者多个依次排列的定向面天线，定向天线单元包括多个天线扇区，每个天线扇区波束角度相同，所有天线扇区覆盖360度；其中网络中的无线传感器节点服从泊松分布。

进一步地，所述方法还采用邻居节点波达角(AOA)存储。

进一步地，所述的定向虚拟载波侦听(DNAV)具体为无线自组织网络中的节点在每个天线扇区保存一个DNAV信息，记录当前扇区是否有其他节点在传输数据，节点从接收到的定向RTS和定向CTS信息中更新DNAV数据。

进一步地，所述邻居节点波达角(AOA)存储具体为每个节点从成功接收到的信息中，保存邻居节点在当前节点天线单元扇区的方向；节点每次向邻居节点发送数据时，首先搜索是否缓存该邻居节点的天线单元扇区的方向，如果有缓存，则优先在缓存的天线单元扇区的方向尝试发送RTS握手控制信息建立连接。

进一步地，所述方法还采用帧格式设计将定向RTS帧在802.11RTS控制帧的基础上扩充至D_th个接收节点地址信息；当无线传感器节点有缓存数据发送时，首先提取FIFO中前D_th缓存数据包的目的地址ID，将地址信息添加到定向RTS帧中，然后采用簇发RTS控制信息进行发送定向RTS帧建立无线链路；如果缓存数据的目的节点的AOA方向信息已经存储，则优先选用朝向缓存数据的目的节点的天线扇区发送。

进一步地，所述天线单元的扫描具体为：所有无线传感器节点按顺序不断切换天线扇区；无线传感器节点发送定向RTS的同时能够捕捉来自邻居节点的定向RTS，无线传感器节点在每个扇区中的操作包括监听信道和发送数据两个阶段；其中所述无线传感器节点切换天线扇区的顺序为顺时针或逆时针。

进一步地，无线传感器节点在每个扇区中的操作具体为：

(1)无线传感器节点的监听信道阶段

无线传感器节点的监听时间包括两个部分，分别是固定周期的监听时间和随机周期的监听时间；当无源节点切换到一个新的天线扇区时，它随机的从窗口中选择一个整数作为监听计数器的初始值(LC)；如果源节点检测信道空闲，经过一个最小时隙将LC的值减少1；如果信道检测到被占用，LC计数被冻结，直到信道空闲最小帧间间隔(DIFS)，然后继续监测信道，递减监听计数；

如果源节点在递减LC计数的过程中，收到其他节点发来的定向RTS帧，则源节点首先检测RTS帧中是否包含本身的MAC地址；如果有，则在该天线扇区回复定向CTS信号，锁定天线扇区,等待接收数据包，然后回复ACK信号，表示成功接收到数据包，如果回复完定向RTS，源节点没有收到数据包，即等待数据帧超时，源节点则继续检测信道空闲，递减LC计数；如果定向RTS帧中没有包含本身的MAC地址，则源节点从定向RTS帧中获取信道占用时间参数，然后设置该天线扇区的定向NAV时间中断，停止其他活动，等待定向NAV时间中断到来，然后继续检测信道空闲，递减LC计数；

(2)无线传感器的发送数据阶段

当源节点的监听计数LC达到零，源节点从监听状态进入发送数据包状态；如果源节点有多个数据帧待发送时，则源节点首先产生并发送定向RTS帧，然后设置等待接收定向CTS回复超时Timeout中断；如果在Timeout时间中断到来之前，源节点收到定向CTS回复，链路被建立，然后将传输定向RTS帧，当定向RTS帧传输完成之后，传源节点等待回复ACK信号，当成功接收ACK信号，一帧数据传输成功，源节点将重新生成定向RTS帧，并且判断选择一个天线单元继续执行监听信道和传输数据的机制；如果没有收到定向CTS回复，即无线传感器节点等待回复的定向CTS超时，该节点按照一定顺序将切换到下一个天线单元，重复信道监听和发送定向RTS建立的链接过程。

进一步地，所述步骤(3)源节点收到定向CTS回复传输定向RTS帧前，源节点首先锁定天线扇区，其次从接收到的定向CTS帧中，提取接收节点的MAC地址信息和目的地址信息，更新接收节点的缓存AOA天线扇区信息；如果目的地址信息和本身的MAC地址对应，接着在数据缓存FIFO中查找对应接收节点MAC地址的缓存数据包，提取出来，在天线扇区上发送定向RTS帧；如果目的地址信息和本身的MAC地址不对应，则该天线扇区上存在其他的节点在收发数据，丢弃该定向CTS帧，不作处理。

进一步地，所述源节点为无线传感器节点有产生的数据包或者已缓存传感器采集数据等待发送时的节点。

有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果包括如下几个方面：本发明所提供的一种基于定向天线的卫星编队网络信道接入控制方法采用全定向传输数据，克服了定向MAC协议设计中增益不对称的问题，并通过引进定向虚拟载波侦听(DNAV)技术解决隐藏终端问题；在此基础上本发明所述方法还基于天线单元的周期性扫描所有的定向天线单元，解决由于引入定向天线导致的聋节点问题，在单个天线扇区结合节点的监听信道和发送数据机制，实现三维空间信号的全覆盖。

进一步地，本发明所述方法引进邻居节点波达角(AoA)存储机制，节点每次向邻居节点发送数据时，通过搜索是否缓存该邻居节点的天线方向，如果有存储方向信息，然后优先在该方向尝试发送RTS(Ready To Send)握手控制信息建立连接，提高了无线自组织网络中节点建立数据链路的成功率。

进一步地，本发明所述方法采用帧格式设计将定向RTS帧在802.11RTS控制帧的基础上进行改进，增加多个接收节点地址，还采用簇发定向RTS控制信息实际上指通过发送改进的定向RTS帧结构，相当于同时传输多个传统的RTS握手信号，提高了无线自组织网络中节点建立数据链路的成功率。

进一步地，本发明所涉及的定向MAC协议通过多次握手信号，减少信号碰撞的可能性。相比于传统的无线自组织网络的MAC，可以有效的提高数据的吞吐量和减少数据接入时延。

进一步地，本发明所述方法无线传感器节点随机的从窗口中选取监听时间计数，避免无线自组织网络中节点天线旋转的同步问题。

进一步地，该定向MAC协议无需大量复杂的计算，算法简单，无线传感器节点工作在分布式、全定向、异步传输的方式，因而部署该方案机制简单，所述方法为一套简单高效的采用全定向天线传输数据的设计方法，能较好的应用到各类无线自组织网络中。

附图说明

图1定向MAC协议聋节点问题；

图2本发明定向天线模型；

图3本发明定向MAC协议竞争邻居节点示意图；

图4本发明天线单元扫描切换发送机制原理图。

具体实施方式

一种基于定向天线的卫星编队网络信道接入控制方法，所述方法无线自组织网络中的节点配备定向天线，采用定向天线监听无线信道，通过定向虚拟载波侦听(DNAV)，基于天线单元的扫描实现全定向传输数据。

进一步地，所述定向天线为自适应阵列天线或者多个依次排列的定向面天线，定向天线单元包括多个天线扇区，每个天线扇区波束角度相同，所有天线扇区覆盖360度；其中网络中的无线传感器节点服从泊松分布。

进一步地，所述方法还采用邻居节点波达角(AOA)存储。

进一步地，所述的定向虚拟载波侦听(DNAV)具体为无线自组织网络中的节点在每个天线扇区保存一个DNAV信息，记录当前扇区是否有其他节点在传输数据，节点从接收到的定向RTS和定向CTS信息中更新DNAV数据。

进一步地，所述邻居节点波达角(AOA)存储具体为每个节点从成功接收到的信息中，保存邻居节点在当前节点天线单元扇区的方向；节点每次向邻居节点发送数据时，首先搜索是否缓存该邻居节点的天线单元扇区的方向，如果有缓存，则优先在缓存的天线单元扇区的方向尝试发送RTS握手控制信息建立连接。

进一步地，所述方法还采用帧格式设计将定向RTS帧在802.11RTS控制帧的基础上扩充至D_th个接收节点地址信息；当无线传感器节点有缓存数据发送时，首先提取FIFO中前D_th缓存数据包的目的地址ID，将地址信息添加到定向RTS帧中，然后采用簇发RTS控制信息进行发送定向RTS帧建立无线链路；如果缓存数据的目的节点的AOA方向信息已经存储，则优先选用朝向缓存数据的目的节点的天线扇区发送。

进一步地，所述天线单元的扫描具体为：所有无线传感器节点顺序不断切换天线扇区；无线传感器节点发送定向RTS的同时能够捕捉来自邻居节点的定向RTS，无线传感器节点在每个扇区中的操作包括监听信道和发送数据两个阶段；其中所述无线传感器节点切换天线扇区的顺序为顺时针或逆时针。

进一步地，无线传感器节点在每个扇区中的操作具体为：

(1)无线传感器节点的监听信道阶段

无线传感器节点的监听时间包括两个部分，分别是固定周期的监听时间和随机周期的监听时间；当源节点切换到一个新的天线扇区时，它随机的从窗口中选择一个整数作为监听计数器的初始值(LC)；如果源节点检测信道空闲，经过一个最小时隙将LC的值减少1；如果信道检测到被占用，LC计数被冻结，直到信道空闲最小帧间间隔(DIFS)，然后继续监测信道，递减监听计数；

如果源节点在递减LC计数的过程中，收到其他节点发来的定向RTS帧，则源节点首先检测RTS帧中是否包含本身的MAC地址；如果有，则在该天线扇区回复定向CTS信号，锁定天线扇区,等待接收数据包，然后回复ACK信号，表示成功接收到数据包，如果回复完定向RTS，源节点没有收到数据包，即等待数据帧超时，源节点则继续检测信道空闲，递减LC计数；如果定向RTS帧中没有包含本身的MAC地址，则源节点从定向RTS帧中获取信道占用时间参数，然后设置该天线扇区的定向NAV时间中断，停止其他活动，等待定向NAV时间中断到来，然后继续检测信道空闲，递减LC计数；

(2)无线传感器的发送数据阶段

当源节点的监听计数LC达到零，节点从监听状态进入发送数据包状态；如果源节点有多个数据帧待发送时，则源节点首先产生并发送定向RTS帧，然后设置等待接收定向CTS回复超时Timeout中断；如果在Timeout时间中断到来之前，源节点收到定向CTS回复，链路被建立，然后将传输定向RTS帧，当定向RTS帧传输完成之后，传源节点等待回复ACK信号，当成功接收ACK信号，一帧数据传输成功，源节点将重新生成定向RTS帧，并且判断选择一个天线单元继续执行监听信道和传输数据的机制；如果没有收到定向CTS回复，即无线传感器节点等待回复的定向CTS超时，该节点按照一定顺序将切换到下一个天线单元，重复信道监听和发送定向RTS建立的链接过程。

进一步地，所述步骤(3)源节点收到定向CTS回复，源节点首先锁定天线扇区，其次从接收到的定向CTS帧中，提取接收节点的MAC地址信息和目的地址信息，更新接收节点的缓存AOA天线扇区信息；如果目的地址信息和本身的MAC地址对应，接着在数据缓存FIFO中查找对应接收节点MAC地址的缓存数据包，提取出来，在天线扇区上发送定向RTS帧；如果目的地址信息和本身的MAC地址不对应，则该天线扇区上存在其他的节点在收发数据，丢弃该定向CTS帧，不作处理。

进一步地，所述源节点为无线传感器节点有产生的数据包或者已缓存传感器采集数据等待发送时的节点。

本发明主要完成了无线自组织网络定向MAC协议(FDD-MAC)的设计工作，整个协议所涉及的机制包括：邻居节点波达角(AOA)存储和定向虚拟载波侦听(DNAV)机制，基于天线单元的扫描机制、帧格式设计以及簇发RTS(Ready To Send)控制信息。

一、波达角(AOA)存储和定向虚拟载波侦听(DNAV)机制

FDD-MAC协议采用定向虚拟载波侦听(DNAV)技术来解决隐藏终端问题。无线自组织网络中的节点在每个天线扇区保存一个DNAV信息，记录当前扇区是否有其他节点在传输数据。节点从接收到的定向RTS和定向CTS信息中更新DNAV数据。同时FDD-MAC协议采用邻居节点AOA信息缓存机制来提高节点建立链路的概率。每个节点从成功接收到的信息中，保存邻居节点在本节点天线单元扇区的方向。节点每次向邻居节点发送数据时，首先搜索是否缓存该邻居节点的天线方向，如果有存储方向信息，然后优先在该方向尝试发送RTS(Ready To Send)握手控制信息建立连接。

二、基于天线单元的扫描机制

FDD-MAC协议通过引入天线扇区扫描机制来解决由于引入定向天线导致的聋节点问题。所有无线传感器节点以顺时针(或者逆时针)方向不断切换天线扇区，来模拟全向天线传输数据。为了确保无线传感器节点发送定向RTS时能被邻居节点收到，同时也可以捕捉来自邻居节点的定向RTS，无线传感器节点在每个扇区中的操作包括监听信道和发送数据两个阶段。当无线传感器节点切换到一个新的天线扇区时，不管是否有缓存数据帧待发送，节点首先侦听信道一段时间，以允许从其他邻居节点收听到定向RTS控制信息。节点的监听时间包括两个部分，分别是固定周期的监听时间和随机周期的监听时间。当无线传感器节点切换到一个新的天线扇区时，它随机的从窗口[W_min，W_max]中选择一个整数作为监听计数器的初始值(LC Listening Counter)。如果无线传感器节点检测信道空闲，经过一个最小时隙将LC的值减少1。如果信道检测到被占用，LC计数被冻结，直到信道空闲最小帧间间隔(DIFS)，然后继续监测信道，递减监听计数。由于无线传感器节点最少监听W_min个时隙(称为恒定监听周期)，所以每个节点有机会监听到其他节点发来的控制和数据信息。此外，无线传感器节点随机的从窗口中选取监听时间计数，避免无线自组织网络中节点天线旋转的同步问题。

当无线传感器节点在天线扇区成功地接收到其他传感器节点发来的定向RTS，如果含有它本身的地址信息ID，它会立即更新AOA缓存信息，接着回复定向CTS，并锁定天线扇区在该方向上，等待数据帧。收到数据帧后，继续回复ACK信号。当无线传感器节点在一个天线扇区的监听计数LC达到零，节点从监听状态进入发送数据包状态。如果无线传感器节点有多个数据帧待发送时，它首先产生并发送改进后的定向RTS帧。如果收到定向CTS回复，则链路被建立，然后将传输数据帧。当数据帧传输完成之后，传感器节点等待回复ACK信号。当成功接收ACK信号，一帧数据传输成功。节点将重新生成定向RTS，并且判断选择一个天线单元继续执行监听信道和传输数据的机制。如果没有收到定向CTS回复，即无线传感器节点等待回复的定向CTS超时，该节点将切换到下一个天线单元。通过顺时针或逆时针切换天线扇区，执行监听信道和发送阶段，FDD-MAC保证无线传感器节点有机会来监听到其他节点发来的定向RTS信息，同时也可以成功建立连接，发送数据给邻居节点。

三、帧格式设计和簇发RTS(Ready To Send)控制信息

无线传感器节点采用定向天线传输RTS(Ready To Send)和CTS(Clear To Send)控制信号，并且采用定向天线监听无线信道，这将会导致无线传感器节点的建立链接的概率降低。为了解决这个问题，本发明在802.11RTS控制帧的基础上进行了一定的修改，以提高建立链接的成功率。

(A)数据帧结构设计

表1现有的802.11MAC帧格式

其中，Frame Control(帧控制)部分记录了传统全向天线802.11MAC的属性，Duration/ID(生存周期)主要用于虚拟载波监听机制中，Address1-4(地址)分别表示收发节点的地址，Seq-Ctrl(Sequence Control顺序控制字段)用来重组帧片段以及丢弃重复帧，Frame Body存放用户有效的数据载荷部分，FCS(帧校验序列)使得工作站能够检查所收到的帧的完整性。

在原有数据帧格式的基础上，本发明在帧结构中添加多个接收地址信息：

(A-1)首先充分利用原有基础上的Address1-4(地址)分别表示收发节点的地址，在此基础上扩充至D_th个接收节点的地址信息。

表2改进后的802.11MAC帧格式-定向RTS帧

(B)簇发RTS(Ready To Send)控制信息

在FDD-MAC协议的设计中无线传感器节点会先发送定向RTS和定向CTS用来建立源节点和目的节点之间的无线链路。在传统的无线自组织网络中，节点内部等待传输的数据包以先入先出(FIFO)的方式缓存在内存中。但是在全定向天线MAC协议中，源节点会先扫描天线单元，寻找缓冲在FIFO存储区域第一帧数据包的目标节点，通过发送定向RTS和定向CTS建立链路。在扫描天线单元寻找第一帧的目的节点时，可能指向其他目的节点缓存在FIFO中的数据包。因此，FDD-MAC协议通过扩展传统的RTS控制数据包结构，增加待接收的目的节点的地址，提高了建立链接的成功率。

当无线传感器节点有缓存数据发送时，首先提取FIFO中前D_th缓存数据包的目的地址ID，将地址信息添加到定向RTS帧中，然后发送定向RTS建立无线链路。簇发定向RTS控制信息实际上指通过发送改进的定向RTS帧结构，相当于同时传输多个传统的RTS握手信号。此外，FDD-MAC协议将缓冲队列中的数据帧划分成两个优先级。如果缓存数据包的目的节点的AOA方向信息已经存储，则优先选用朝向该目的节点的天线扇区发送，这可以提高了定向RTS控制信息朝向接收节点的概率，进而提高无线连接的概率。

下面参考附图和实施例，对本发明所述方法做进一步阐述。

实施例

(A)环境与节点的初始化阶段。

本发明主要应用在移动无线自组织网络中，网络中的节点(Node)随机分布在100m*100m可传输的范围之内。每个节点的最大辐射半径为R，节点辐射距离R大于200m，即单个节点的辐射距离可以覆盖整个无线自组织网络。所有的节点配备如附图2所示的定向天线，定向天线可以是自适应阵列天线或者多个依次排列的定向面天线。定向天线单元包括M个天线扇区，每个天线扇区波束角度相同，所有天线扇区覆盖360度。无线自组织网络中的节点每次使用一个天线扇区发送或接收数据。系统的工作模式和典型配置根据IEEE 802.ll规范进行设置，节点数据传输速率设置为2Mbps，SIFS的时间长度定义为10μs，DIFS为50μs，以及时隙间隔(Slot Time)为20μs。网络中的无线传感器节点服从泊松分布，产生数据源，数据源长度为1024字节，接收节点的地址随机的从无线自组织网络节点的MAC地址中选取一个。

(B)源节点S数据发送阶段

(B-1)若无线传感器节点有产生的数据包(或者已缓存传感器采集数据)等待发送时，该节点称为源节点。源节点首先检测缓存FIFO中的数据包长度L是否大于D。如果L大于D，则源节点提取前D个缓存数据包的目的地址ID，将地址信息添加到定向RTS帧中。如果缓存数据包个数L小于D，则仅填充定向RTS帧的前(L+1)th个地址，后面的(L+2)th-Dth个地址为空，赋值为零。最后生成的定向RTS控制信息如表3所示。

表3生成的定向RTS帧

其中，Address1中设置为自身节点的地址，Address2-D_th设置为接收节点的地址，Seq-Ctrl记录当前数据帧的序列号。

(B-2)源节点准备发送定向RTS帧。当定向RTS帧完成的时候，源节点轮询检测生成的定向RTS帧中Address2-D_th个地址。如果对应接收节点MAC地址的AOA天线扇区信息已经缓存，则更新选择发送的天线扇区Ante_Sector，并退出轮询。如果检测到地址信息为空，或者接收地址(D+1)_th检测完，没有更新Ante_Sector，则Ante_Sector随机的从天线扇区M中选取一个。

(B-3)源节点将天线扇区切换到Ante_Sector，在该天线扇区发送定向RTS帧前，源节点首先从监听窗口[W_min，W_max]中选择一个整数作为监听计数器的初始值(LC Listening Counter)。源节点先监听信道空闲最小帧间间隔(DIFS)，此后若信道继续空闲，则经过一个最小时隙，LC计数值减少1。如果上述过程中，信道检测忙(该天线扇区有其他节点传输数据)，源节点冻结LC计数，直到检测信道空闲最小帧间间隔(DIFS)，然后继续监测信道空闲，递减LC计数。

如果节点在递减LC计数的过程中，收到其他节点发来的定向RTS帧，则源节点首先检测RTS帧中是否包含本身的MAC地址。如果有，则在该天线扇区回复定向CTS信号，锁定天线扇区,等待接收数据包，然后回复ACK信号，表示成功接收到数据包。如果回复完定向RTS，节点没有收到数据包，即等待数据帧超时，源节点则继续检测信道空闲，递减LC计数。如果定向RTS帧中没有包含本身的MAC地址，则源节点从定向RTS帧中获取信道占用时间参数，然后设置该天线扇区的定向NAV时间中断，停止其他活动，等待定向NAV时间中断到来，然后继续检测信道空闲，递减LC计数。

(B-3)当源节点的监听计数LC减到零，则源节点开始在天线扇区上发送定向RTS帧，然后设置等待接收定向CTS回复超时Timeout中断。

(C)等待接收定向CTS回复

(C-1)如果在Timeout时间中断到来之前，源节点收到接收节点回复的CTS信号，则节点锁定天线扇区。其次从接收到的定向CTS帧中，提取接收节点的MAC地址信息和目的地址信息，更新接收节点的缓存AOA天线扇区信息。如果目的地址信息和本身的MAC地址对应，接着在数据缓存FIFO中查找对应接收节点MAC地址的缓存数据包，提取出来，在天线扇区上发送数据帧。

(C-2)如果目的地址信息和本身的MAC地址不对应，则该天线扇区上存在其他的节点在收发数据。丢弃该定向CTS帧，不作处理。该问题主要是由于接收节点可能与多个邻居节点竞争冲突，导致在源节点的天线扇区上收到多个数据包，如图3所示。如果Timeout时间中断到来，没有收到定向CTS回复，参考图4则进入按照顺时针(或者逆时针)方向切换天线扇区，重复上面的信道监听和发送定向RTS建立的链接过程。