[發明專利]一種基于水聲和無線電混合信道的對等網絡

有效

• 申請號: 201110053563.3
• 申請日: 2011-03-07
• 公開（公告）號: CN102546323A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 黃建純;郭中源;賈寧;周建清;馬力;陳巖;陳庚
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H04L12/28
• 分類號: H04L12/28;H04L29/08;H04L12/56;H04L1/18;H04B13/02
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

1.一種基于水聲和無線電混合信道的對等網絡，該網絡包括：若干水面節點和若干水下節點；其特征在于，該網絡中的每一個節點在信息的傳輸上具有同等能力；所述的對等網絡采用集中管理與相關控制信息頒發機制，選任一水面節點作為中心節點負責管理監控整個網絡；在系統初始化或者拓撲結構發生變化時，中心節點將根據網絡系統實時的連接情況計算各個節點的本地路由表，然后，由近及遠地將這些路由表發送給對應節點；在通信過程中，各節點在接收到一幀數據后，根據幀頭中的地址信息及本地路由表來判斷其轉發路徑，實現網絡中任意兩節點對等通信；其中，所述的中心節點管理監控包括：網絡拓撲結構變化、路由轉發表到各節點頒發、水下節點接入管理和各網絡節點工作運行情況。

2.根據權利要求1所述的基于水聲和無線電混合信道的對等網絡，其特征在于，所述的中心節點通過獲取各個節點的位置來監控網絡拓撲結構變化。

3.根據權利要求1所述的基于水聲和無線電混合信道的對等網絡，其特征在于，所述的水面節點通過GPS查詢其位置。

4.根據權利要求1所述的基于水聲和無線電混合信道的對等網絡，其特征在于，所述的水下節點與其他節點通信時，數據幀的幀頭中加入發送時間信息，該水下節點附近的水面節點收到此數據幀，解析此幀頭，將接收時間與發射時間進行對比，參照工作海區的聲速，計算得出收發兩點間的距離；水面節點得到其與任一水下節點距離后，通過無線電將此距離發送給中心節點，中心節點通過至少三個水面節點到該水下節點的距離及對應水面節點的位置計算出該水下節點的位置；并根據節點位置的變化情況決定是否更改網絡拓撲結構和各個節點的路由表。

5.根據權利要求4所述的基于水聲和無線電混合信道的對等網絡，其特征在于，所述的水下節點在下潛前進行系統時間校正。

6.根據權利要求1所述的基于水聲和無線電混合信道的對等網絡，其特征在于，所述的水下節點處在運動狀態且未與其他節點通信時，該水下節點在移動過程中將定時發送特定的接入信號，鄰近的水面節點利用該信號計算與水下該節點的距離，該信號無需回復，中心節點由此定時更新該水下節點的位置變化，從而決定是否需要根據新的網絡拓撲連接更新各個節點的路由表。

7.根據權利要求6所述的基于水聲和無線電混合信道的對等網絡，其特征在于，所述的發送特定的接入信號時，水下節點在發送前需要對信道進行監聽，如果附近有其他節點進行通信，則進行隨機規避；只有信道空閑時，發送該接入信號。

8.根據權利要求1所述的基于水聲和無線電混合信道的對等網絡，其特征在于，所述的對等網絡的數據鏈路層MAC層協議采用基于MACAW優化改進的S型單信道共享協議，加入了非確認幀NACK，并去除了DS幀。

9.根據權利要求8所述的基于水聲和無線電混合信道的對等網絡，其特征在于，所述的發送節點和所述的接收節點一次具體收發工作步驟包括：

步驟1)：所述的發送節點和所述的接收節點均處在IDLE狀態，默認工作狀態為接收狀態；在該狀態下如果收到其他節點間通信的信號，則跳轉到QUIET狀態進行隨機規避；所述的發送節點在IDLE狀態下有數據幀向所述的接收節點發送，則跳轉到CONTEND狀態，設置監聽定時器并對信道進行一段時間的監聽；

步驟2)：所述的發送節點在監聽期間如果接收到其他節點發來的RTS，則向其發送CTS，并進入WFDATA狀態；如果收到其他節點間通信的信號，包括監聽到非本系統的載波信號，則跳轉到QUIET狀態進行隨機規避；

步驟3)：如果監聽定時器超時則表示發送節點競爭成功，向所述的接收節點發送RTS，并跳轉到WFCTS狀態；同時啟動等待CTS定時器，定時器設置為2T_max+T_cts；其中，T_max為根據節點最大通信距離計算出的傳播延遲，T_cts為CTS幀的時間長度；

步驟4)：所述的接收節點在IDLE狀態下收到發送節點的RTS，則向發送節點回復CTS并跳轉到WFDATA狀態；同時啟動等待DATA定時器，定時器設置為2T_max+T_data，其中，T_data為DATA幀的時間長度；

步驟5)：所述的發送節點收到等待中的CTS后，向接收節點發送DATA幀，并跳轉到WFACK狀態；同時啟動等待ACK定時器，定時器設置為2T_max+T_ack；其中，T_ack為ACK幀的時間長度；如果收到其他節點間通信的信號，則跳轉到QUIET狀態進行規避；

步驟6)：所述的接收節點收到正確的DATA后，向發送節點回復ACK，并跳轉回IDLE狀態，重新開始接收其他數據；如果等待超時或者收到錯誤的數據幀，并且重傳次數沒有達到指定的上限值，則向發送節點發送NACK，要求發送節點重傳，同時重設置定時器為2T_max+T_data；如果重傳次數達到上限，則放棄接收，跳轉回IDLE狀態，重新準備開始接收數據；

步驟7)：所述的發送節點在WFACK狀態下如果收到ACK，表示本次數據傳輸已經完成，則跳轉回IDLE狀態重新開始數據收發；如果收到NACK，則重新向接收節點發送DATA，同時設置定時器時間為2T_max+T_ack；

步驟8)：除了在CONTEND狀態以外，如果設置的定時器超時，則跳轉到IDLE狀態，重新開始數據收發。