[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 |
| 地址： | 311499 浙江省*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 適用于 水聲分簇 網絡 動態 調整 并發 傳輸 方法 | ||
本發明主要針對水聲分簇式網絡的數據傳輸特點，提出一種適用于水聲分簇網絡的時隙動態調整并發傳輸方法，采用并發傳輸機制，能夠有效提升信道的利用率與提升網絡吞吐量。采用動態時隙調整機制，能夠有效提升在非所有簇成員有數據傳輸需求下的網絡吞吐量，可以易于實現為網絡等級高的簇成員優先分配信道與數據優先傳輸。
技術領域
本發明涉及水聲網絡、MAC協議設計等領域，主要是一種適用于水聲分簇網絡的時隙動態調整并發傳輸方法。
背景技術
在面對某些水下應用時，網絡拓撲適合采用易于數據融合的分簇網絡結構，分簇網絡結構是提高能量有效性的一種網絡拓撲，它通過網絡層協議將地理位置相鄰的若干個節點組合成一個簇，并選舉其中一個節點作為簇首，負責收集簇成員采集的環境信息或探測信息，多個局部簇首將收集的信息傳輸至主匯聚中心，然后由主匯聚中心進行處理。
由于分族式網絡的數據流向主要由簇成員向簇首匯聚，因此對于分簇網絡內部數據調度協議比較適合采用TDMA型的MAC協議，時隙固定的TDMA型MAC協議為每個簇成員分配固定長度的通信時間及簇首至簇成員的通信時間，在水下高時延的通信環境中，基于時間片的TDMA協議信道利用率太低，同時該協議在只有少量節點有數據發送時，會造成信道利用率的嚴重下降，導致數據傳輸時延的增加與網絡吞吐量的降低。
發明內容
本發明針對分簇式水聲網絡的特點，而提供一種適用于水聲分簇網絡的時隙動態調整并發傳輸方法，通過合理安排信道，減少信道空隙，達到水聲網絡傳輸吞吐量的提高。
本發明的目的是通過如下技術方案來完成的。這種適用于水聲分簇網絡的時隙動態調整并發傳輸方法，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TE為時間窗，在TE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；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TE；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*TE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TR、數據傳輸周期TD、網絡工作周期TS、簇成員RTS發送時延ΔRTS-i和請求傳輸周期起始時刻ts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。TR、TD、TS和ΔRTS-i的計算公式如下：
TR＝τN+N*(TRTS+TGRTS)?????????????????????????(1)
TD＝3*τN+TDATA-MAX+TRTR+TACK+TGDATA+TGACK?????????????????(2)
TS＝TR+TD+Tc-c?????????????????????????(3)
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