[发明专利]分布式水声网络地址的配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及水声通信和水声通信网络，尤其是涉及一种分布式水声网络地址的配置方法。

背景技术

随着经济的发展和国防建设的需要，水面(或水下)设备之间进行信息传输和指令控制的应用日益增多，如海洋数据采集、环境监控、海底勘探、自然灾害预警、分布式战术监督等都需要水下设备之间进行信息传输和指令交互。目前，上述应用大多是缆方式。有缆方式的存在诸如目标活动范围受限制、通信缆道的安装和维护费用高昂、影响其它海洋活动等缺点，无法满足日益多元化的水下通信的应用需求。因此，从有缆方式向无缆方式演进成为水下通信的必然趋势。

当前最积极、最活跃、发展最快的电磁波通信，由于其自身的物理特性，并不适合水下无缆通信的应用需求。采用声波作为信息传送载体是目前水下无缆通信的主要方式。然而，水声信道是一个十分复杂的“时、空、频”信道。环境噪声高、带宽窄、可适用的载波频率少、传输时延大等特点，使得水声通信成为现代通信技术中最具挑战性的研究课题之一。在分布式水声网络中，通信机需要与邻近节点进行信息交换。为每个节点分配一个唯一的地址是保证分布式网络正常运作的前提。目前，在分布式网络中，通信节点的地址通常采用“软地址”配置方法，即地址是通过地址帧的信息内容进行区分的。“软地址”的配置方式要求通信机必须先通过同步、解调等获取地址帧的信息内容，而后才能判断地址帧的数据信息是否与本机事先分配的地址信息内容相符。在误码率高、时延较长、节能要求高的水声通信中，“软地址”配置方法存在以下几个主要缺陷：

1)“软地址”配置方法必须先解调出地址帧的信息，才能判断本机是否要参与通信。对非呼叫对象的节点而言，大量的节点能量将频繁消耗在于已无关的地址帧的信息解调上，直接影响分布式网络的能量利用效率。

2)“软地址”配置方法在节点数量增加的时候，常采用增加地址帧长度的方法。地址帧长度增加则意味着发射节点需要消耗更多的信道资源以传输地址帧所需的数据。

3)“软地址”配置方法在网络结构、节点从属关系等配置上必须依据地址帧的信息编码，缺乏有效的处理方式，较难实现多级化的地址分类和配置。

针对上述缺陷，本发明提出了一种分布式水声网络地址的配置方法。

发明内容

本发明的目的是针对传统“软地址”方法，提供一种效率较高、易扩展，可在实现地址配置的同时，也实现点对点通信的同步的分布式水声网络地址的配置方法。

本发明包括以下步骤：

1)确定地址配置层次关系，对分布式水声网络节点的地址编组配置；

2)根据分布式网络的结构和应用需求，确定分布式网络应用所需的主簇地址个数、子簇地址个数和扩展地址个数；

3)在所使用的水声通信频段内，选择N_m个不同的频率构成N_m个正交时-频信号，分别表示N_m个主簇地址，表达关系如下式所示：

{AddM₁，AddM₂，……，AddM_Nm}＝{TF₁，TF₂，……，TF_Nm}；

4)在所使用的水声通信频段内，构造N_s个不同时频关系的信号，分别表示N_s个子簇地址，表达关系如下式所示：

{AddS₁，AddS₂，……，AddS_Nm}＝{FM₁，FM₂，……，FM_Ns}；

5)在所使用的水声通信数据中，设置比特个数来表达扩展地址，所需比特个数N_b与表达的扩展地址个数N_t符合如下关系：

N_b＝log₂ (N_t)；

6)将步骤3)、步骤4)、步骤5)的三类地址按表1所示次序组合，作为分布式水声通信的帧结构，根据该结构实现对分布式水声网络的地址配置，其中“数据信息”表示传输给由“主簇地址”、“子簇地址”和“扩展地址”三者联合确定的地址唯一的那个通信节点的信息内容。

表1