[发明专利]一种应用于UWOC网络的节点自适应分簇与更新方法

权利要求书

1.一种应用于UWOC网络的节点自适应分簇与更新方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将UWOC网络中的所有节点分为m层，其中m≥2；

S2、对每层节点进行CH选举，将其分为CH节点和NCH节点；

S3、选择UWOC网络中的第一层；

S4、选择当前层的第一个CH节点；

S5、对当前选择的CH节点进行初始化；

S6、对当前选择的CH节点进行更新；

S7、判断当前层是否所有CH节点都已经过初始化和更新时序，若是则进入步骤S8，否则选择当前层时序最靠前的一个未经过初始化和更新时序的CH节点，返回步骤S5；

S8、判断UWOC网络中是否每一层的CH节点都已经过初始化和更新时序，若是则结束节点自适应分簇与更新流程，否则选择UWOC网络中未经过初始化和更新时序的最靠前一层，返回步骤S4；

所述步骤S5包括以下分步骤：

S51、初始化下行阶段：通过当前CH节点向其下行CH节点传输下行数据集S_D；

S52、第一初始化广播阶段：通过当前CH节点向该层其余CH节点全向广播下行数据集S_D；

S53、第二初始化广播阶段：通过当前CH节点向该层的NCH节点全向广播下行数据集S_D；

S54、第二初始化上行阶段：通过该层的NCH节点向当前CH节点传输上行数据集S_U，并通过OCDMA避免数据冲突；

S55、第一初始化上行阶段：通过当前CH节点向其上行CH节点传输上行数据集S_U，并通过OFDM避免数据冲突；

所述步骤S51～S53中，若当前CH节点为该层第一个节点，则下行数据集S_D包括指令信息、该节点的位置信息、加速度信息和节点深度信息；若当前CH节点不是该层第一个节点，则下行数据集S_D包括指令信息、该节点及其上行所有节点的位置信息、加速度信息和节点深度信息；

所述步骤S54中，NCH节点向当前CH节点传输的上行数据集S_U包括NCH节点的采集数据、该节点的位置信息、加速度信息和节点深度信息；

所述步骤S55中，当前CH节点向其上行CH节点传输的上行数据集S_U包括NCH节点的采集数据、该节点及其下行所有节点的位置信息、加速度信息和节点深度信息。

2.根据权利要求1所述的节点自适应分簇与更新方法，其特征在于，所述步骤S2中对每层节点进行CH选举的方法具体为：

为每个节点分配一个0～1之间的随机数，若某节点分配到的随机数小于阈值T(i)，则该节点当选为CH节点，否则该节点为NCH节点；

所述阈值T(i)的设定公式为：

其中P表示CH节点在所有节点中所占比例，r表示选举轮数，r·mod(1/P)表示每轮选举中已被选为CH节点的节点个数，ρ_i表示第i个节点的节点密度，d_i表示第i个节点到水面的距离，d_max表示最底层节点到水面的距离，E_i表示第i个节点的剩余能量，E表示节点的初始能量，i＝1,2,...,N，N为节点总数。

3.根据权利要求1所述的节点自适应分簇与更新方法，其特征在于，所述步骤S52中当前CH节点与其余CH节点之间利用CSMA/CA协议划分时隙，若该步骤中分配到时隙的CH节点没有达到UWOC网络预设的比例值，则重复步骤S52的划分时隙操作，直到分配到时隙的CH节点达到UWOC网络预设的比例值，进入步骤S53。