[發明專利]一種適用于水聲分簇網絡的時隙動態調整并發傳輸方法

有效

• 申請號: 202010564556.9
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111901879B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 朱小輝;杜栓平;張宏滔;熊省軍;杜鵬宇
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一五研究所
• 主分類號: H04W72/0446
• 分類號: H04W72/0446;H04W74/08;H04J3/16
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

1.一種適用于水聲分簇網絡的時隙動態調整并發傳輸方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：

步驟1：網絡初始化，首先布放所有簇成員，簇成員布放入水后，以T_E為時間窗，在T_E內隨機延時一段時間后發送入網請求信號TONE；布放簇首，簇首入水后處于監聽狀態，當監聽到某個簇成員的TONE信號后，立刻向該成員發送PING信號，同時記錄對該成員發送了PING信號；簇成員收到PING信號后，判斷目的地址，如果為自身，則回復ECHO信號，同時停止發送TONE信號，如果為其它成員，則停止發送TONE信號一個時間窗T_E；簇首收到ECHO信號后，記錄自身與該簇成員的傳播時延，同時清除該成員的PING發送記錄；當簇首在m*T_E時間內再未收到任何的TONE信號，則簇首查詢本地PING信號發送記錄，如有，則啟動對該簇成員的PING-ECHO傳播時延測定，每個簇成員最多PING?k次，直到完成對所有簇成員的傳播時延測定，如沒有，則轉移至步聚2；

步驟2：簇首建立工作時間表，簇首完成請求傳輸周期T_R、數據傳輸周期T_D、網絡工作周期TS、簇成員RTS發送時延Δ_RTS-i和請求傳輸周期起始時刻t_s的計算，然后編碼調制生成系統參數包SYS，并廣播發送至各個簇成員，各簇成員在收到SYS包后，更新本地工作參數與狀態，T_R、T_D、TS和Δ_RTS-i的計算公式如下：

T_R＝τ_N+N*(T_RTS+TG_RTS)?????????????????????????(1)

T_D＝3*τ_N+T_DATA-MAX+T_RTR+T_ACK+TG_DATA+TG_ACK?????????????????(2)

TS＝T_R+T_D+T_c-c?????????????????????????(3)

Δ_RTS-i＝τ_N+(N-i)*(T_RTS+TG_RTS)-τ_i?????????????????????????(4)

式中，τ₁,τ₂,τ₃,…τ_N(τ₁τ₂τ₃…τ_N)為簇首與簇成員1～N間的傳播時延，T_RTS為數據傳輸請求信號RTS的時間長度，TG_RTS為RTS信號之間的保護時間長度，T_DATA-MAX為簇成員至簇首的數據包最大時間長度，T_RTR為時間分配包RTR的時間長度，T_ACK為接收確認信號ACK的時間長度，TG_DATA為數據包保護時間長度，TG_ACK為ACK包的保護時間長度，T_c-c為簇首間通信周期時間長度，Δ_RTS-i表示i號簇成員發送RTS信號時對應請求傳輸周期起始時刻的延時；

步驟3：簇成員發送數據傳輸請求，i號簇成員如有數據需要發送至簇首，則以請求傳輸周期的開始時刻為起點，延時固定時間Δ_RTS-i后發送RTS信號，簇首在請求傳輸周期內一直監聽接收各簇成員的RTS信號；

步驟4：數據傳輸，請求傳輸周期結束后，簇首根據收到的RTS信號情況，為對應簇成員分配最大數據傳輸時間長度TDATA_i、延時發送時間Δ_DATA-i，并通過RTR包發送至各個簇成員，i號簇成員在收到RTR包后，延時Δ_DATA-i時間后開始發送不超過TDATA_i時間長度的數據包至簇首，TDATA_i和Δ_DATA-i計算公式如下：

假設收到1路RTS信號，第i路

TDATA_i＝T_D-3*τ_i-T_RTR-T_ACK-TG_DATA-TG_ACK?????????????????????????(5)

假設收到2路RTS信號，m、n路，mn

TDATA_m＝TDATA_n＝(T_D-3*τ_m-T_RTR-T_ACK-TG_ACK-2*TG_DATA)/2?????????(6)

Δ_DATA-m＝0??????????????????????????????????????(7)

Δ_DATA-n＝τ_m+TDATA_m+TG_DATA-τ_n????????????????(8)

假設收到3路RTS信號，m、n、k路，mnk

TDATA_m＝TDATA_n＝TDATA_k＝(T_D-3*τ_m-T_RTR-T_ACK-TG_ACK-3*TG_DATA)/3???(9)

Δ_DATA-m＝0??????????????????????????????????????(10)

Δ_DATA-n＝τ_m+TDATA_m+TG_DATA-τ_n?????????????????(11)

Δ_DATA-k＝τ_m+2*(TDATA_m+TG_DATA)-τ_k??????????????(12)

收到其它情況路RTS信號后，TDATA_i和Δ_DATA-i的計算方法以此類推；

步驟5：ACK回復，簇首節點在收完所有數據包后，根據接收數據情況，生成ACK包，廣播至各簇成員，各簇成員在接收到ACK包后，對應清除本地緩存數據，或等到下一工作周期重新發送RTS信號。

2.根據權利要求1所述的適用于水聲分簇網絡的時隙動態調整并發傳輸方法，其特征在于：當有新節點需要加入網絡時，新節點同樣以T_E為時間窗，在T_E內隨機延時一段時間后發送入網請求信號TONE，簇首收到該信號后，在數據傳輸周期內，首先利用PING-ECHO的方式完成對該節點的傳播時延測定，然后簇首重新計算網絡工作周期、請求傳輸周期長度、數據傳輸周期長度，并通過廣播SYS包至每個簇成員。