【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)水聲通信網(wǎng)絡(luò),具體涉及一種用于水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的多路徑協(xié)作通信方法。
技術(shù)介紹
隨著海洋科學(xué)和海洋開(kāi)發(fā)的發(fā)展,水聲通信技術(shù)的研究越來(lái)越受到重視,其中水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究也成為前沿?zé)狳c(diǎn)。水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)是指在一定水下區(qū)域內(nèi),通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)獲取水下信息,并對(duì)水下節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聲學(xué)通信和組網(wǎng),最終通過(guò)水面浮標(biāo)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)以無(wú)線的形式把在覆蓋區(qū)域中所獲取的信息納入岸上常規(guī)網(wǎng)絡(luò),并發(fā)送給觀察者的水下子網(wǎng)。水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用時(shí),往往具有稀疏拓?fù)浜投ㄏ騻鬏數(shù)奶攸c(diǎn):①由于要在海水中長(zhǎng)期工作,水下傳感器節(jié)點(diǎn)都必須能夠抗壓、防滲漏與防腐蝕,節(jié)點(diǎn)的制造成本偏高,因此,在節(jié)點(diǎn)數(shù)量有限的情況下,為了監(jiān)視盡可能大的區(qū)域,水下傳感器的布置比較稀疏,即節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)較少。②水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)是由水下傳感器節(jié)點(diǎn)和水面浮標(biāo)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)組成,水下傳感器節(jié)點(diǎn)的信息流主要是定向匯聚到浮標(biāo)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn),再由浮標(biāo)無(wú)線電轉(zhuǎn)發(fā)到岸基或船基控制中心。可靠的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)水聲通信是水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的物理層基礎(chǔ),然而水聲信道遠(yuǎn)不是理想信道,是一個(gè)時(shí)變的時(shí)頻雙擴(kuò)散信道,點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信性能并不穩(wěn)定,在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)稀疏布放的情況下,一旦某兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間通信鏈路不穩(wěn)定,就會(huì)造成整個(gè)水聲網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延增大甚至網(wǎng)絡(luò)癱瘓。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的在于,為了解決因?yàn)辄c(diǎn)對(duì)點(diǎn)水聲通信不穩(wěn)定而引起的水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)延增大甚至網(wǎng)絡(luò)癱瘓這一問(wèn)題,而提供一種用于水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的多路徑協(xié)作通信方法,將點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信與路由 ...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的多路徑協(xié)作通信方法,其特征在于,包括如下步驟:步驟A,網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化,浮標(biāo)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)廣播HELLO幀,HELLO幀含有字段:<源節(jié)點(diǎn)地址,距離網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的跳數(shù),初始化序列號(hào)>,各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)接收、解析、再生和轉(zhuǎn)發(fā)HELLO幀,更新本地跳數(shù)、鄰節(jié)點(diǎn)地址及其跳數(shù);步驟B,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某節(jié)點(diǎn)S有數(shù)據(jù)需要發(fā)送給浮標(biāo)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)時(shí),先發(fā)送PING幀,PING幀含有字段:<源節(jié)點(diǎn)地址,備選下一跳節(jié)點(diǎn)數(shù)量,備選下一跳節(jié)點(diǎn)列表NHList1>;步驟C,當(dāng)任意節(jié)點(diǎn)收到PING幀后,如果該節(jié)點(diǎn)在PING幀的備選下一跳節(jié)點(diǎn)列表NHList1中,則返回ECHO幀,否則丟棄該P(yáng)ING幀,ECHO幀含有字段:<源節(jié)點(diǎn)地址,接收信噪比SNR,備選下一跳節(jié)點(diǎn)數(shù)量,備選下一跳節(jié)點(diǎn)列表NHList2,通信成功率列表SRList>;步驟D,當(dāng)節(jié)點(diǎn)S收到所有返回的ECHO幀后,對(duì)NHList2的內(nèi)容進(jìn)行判斷:如果各個(gè)NHList2之間存在交集U,則通過(guò)計(jì)算得到1個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)和n個(gè)中繼節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)S在發(fā)送DATA幀之前,先發(fā)送WAKE1幀,用于通知中繼節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備接收后續(xù)的DATA幀,WA ...
【技術(shù)特征摘要】 【專利技術(shù)屬性】
1.一種用于水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的多路徑協(xié)作通信方法,其特征在于,包括如下步驟:
步驟A,網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化,浮標(biāo)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)廣播HELLO幀,HELLO幀含有字段:<源節(jié)點(diǎn)地
址,距離網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的跳數(shù),初始化序列號(hào)>,各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)接收、解析、再生和轉(zhuǎn)發(fā)HELLO幀,
更新本地跳數(shù)、鄰節(jié)點(diǎn)地址及其跳數(shù);
步驟B,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某節(jié)點(diǎn)S有數(shù)據(jù)需要發(fā)送給浮標(biāo)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)時(shí),先發(fā)送PING幀,PING幀
含有字段:<源節(jié)點(diǎn)地址,備選下一跳節(jié)點(diǎn)數(shù)量,備選下一跳節(jié)點(diǎn)列表NHList1>;
步驟C,當(dāng)任意節(jié)點(diǎn)收到PING幀后,如果該節(jié)點(diǎn)在PING幀的備選下一跳節(jié)點(diǎn)列表NHList1
中,則返回ECHO幀,否則丟棄該P(yáng)ING幀,ECHO幀含有字段:<源節(jié)點(diǎn)地址,接收信噪比SNR,
備選下一跳節(jié)點(diǎn)數(shù)量,備選下一跳節(jié)點(diǎn)列表NHList2,通信成功率列表SRList>;
步驟D,當(dāng)節(jié)點(diǎn)S收到所有返回的ECHO幀后,對(duì)NHList2的內(nèi)容進(jìn)行判斷:如果各個(gè)
NHList2之間存在交集U,則通過(guò)計(jì)算得到1個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)和n個(gè)中繼節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)S在發(fā)送DATA
幀之前,先發(fā)送WAKE1幀,用于通知中繼節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備接收后續(xù)的DATA幀,WAKE1含有字段:<
匯聚節(jié)點(diǎn)地址,中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)量n,中繼節(jié)點(diǎn)列表RelayList,DATA幀源地址,DATA幀序列號(hào)>,
如果各個(gè)NHList2之間不存在交集U,則通過(guò)計(jì)算得到唯一傳輸路徑,發(fā)送DATA幀;
步驟E,當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到WAKE1后,如果該節(jié)點(diǎn)在中繼節(jié)點(diǎn)列表RelayList中,則接收后續(xù)
的DATA幀,對(duì)DATA進(jìn)行解碼:如果不能正確解碼DATA幀,并且接收信噪比超過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)門限,
則先發(fā)送一個(gè)短幀WAKE2,用于通知匯聚節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備接收后續(xù)的DATA幀,再將接收到的DATA
幀信號(hào)放大后轉(zhuǎn)發(fā),WAKE2含有字段:<匯聚節(jié)點(diǎn)地址,中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)量n,DATA幀源地址,DATA
幀序列號(hào)>,如果DATA幀信噪比小于轉(zhuǎn)發(fā)門限,則放棄,如果能夠正確解碼DATA幀,則返回
ACK1幀,ACK1幀含有字段:<匯聚節(jié)點(diǎn)地址,本地節(jié)點(diǎn)地址,DATA幀源地址,DATA幀序列號(hào),
ACK類別>,當(dāng)匯聚節(jié)點(diǎn)收到ACK1幀后,放棄接收其它中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的相同DATA幀,當(dāng)其它
中繼節(jié)點(diǎn)收到ACK1幀后,放棄轉(zhuǎn)發(fā)相同DATA幀,當(dāng)源節(jié)點(diǎn)收到ACK1幀后,統(tǒng)計(jì)歷史通信成
功率;
步驟F,當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到WAKE2后,如果該節(jié)點(diǎn)是匯聚節(jié)點(diǎn),則等待接收所有轉(zhuǎn)發(fā)的DATA幀,
通過(guò)對(duì)多個(gè)DATA幀接收信號(hào)進(jìn)行合并處理以提高解碼成功率,如果能夠正確解碼,則返回
ACK2幀,ACK2幀含有字段:<匯聚節(jié)點(diǎn)地址,本地節(jié)點(diǎn)地址,DATA幀源地址,DATA幀序列號(hào),
ACK類別>,然后匯聚節(jié)點(diǎn)繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)DATA幀,重復(fù)步驟B到步驟F,直到DATA幀到達(dá)浮標(biāo)網(wǎng)
關(guān)節(jié)點(diǎn),如果不能正確解碼,則返回NACK幀,NACK幀含有字段:<匯聚節(jié)點(diǎn)地址,本地節(jié)點(diǎn)
地址,DATA幀源地址,DATA幀序列號(hào)>,中繼節(jié)點(diǎn)收到ACK2或NACK后轉(zhuǎn)發(fā),當(dāng)節(jié)點(diǎn)S收到
NACK幀后,重發(fā)計(jì)數(shù)器加1,重復(fù)步驟B到步驟F,直到重發(fā)計(jì)數(shù)器達(dá)到最大值,或收到ACK1
幀,或收到ACK2幀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的多路徑協(xié)作通信方法,其特征在于:具
體步驟如下:
步驟1:在網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí),浮標(biāo)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)廣播HELLO幀,HELLO幀含有字段:<源節(jié)點(diǎn)地
\t址,距離網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)HopCount,初始化序列號(hào)>;浮標(biāo)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)HopCount等于0,
每次網(wǎng)絡(luò)初始化均有唯一的序列號(hào);在網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí),節(jié)點(diǎn)收到HELLO幀后,將HELLO幀的
源節(jié)點(diǎn)地址添加在鄰節(jié)點(diǎn)表中,并記錄HopCount作為新添加的鄰節(jié)點(diǎn)的跳數(shù),然后更新源節(jié)
點(diǎn)地址;判斷接收到的初始化序列號(hào)是否與本地存儲(chǔ)的初始化序列號(hào)相同:
如果不同,更新本地初始化序列號(hào),并且將本地跳數(shù)設(shè)置為HopCount加1,然后將
HopCount加1后繼續(xù)廣播HELLO幀;
技術(shù)研發(fā)人員:謝哲,岳志杰,張宏滔,王忠康,
申請(qǐng)(專利權(quán))人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所,
類型:發(fā)明
國(guó)別省市:浙江;33
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