[发明专利]一种分布式多信道水声网络通信方法

权利要求书

1.一种分布式多信道水声网络通信方法，应用于具有N条独立接收和发送数据的并行通信信道的水声网络时，水声网络中节点的通信由周期重复的超级步构成，将一个传输周期分为握手阶段和数据传输阶段，则第t个超级步包含并行进行的第t个传输周期的握手阶段与第t-1个传输周期的数据传输阶段，所述的通信方法包括以下步骤：

S1、将N条并行的通信信道分为两部分，一部分为传输信令的信令信道，另一部分为传输数据的数据信道，列出所有信令信道数目大于或等于1的信令信道和数据信道的组合方式，计算所有组合方式下每个节点发送信令时所使用的信道及RTS时隙和CTS时隙，并初始化t＝1；

S2、第t个超级步中，将N条通信信道都作为信令信道，每个节点按步骤S1计算的结果确定所有节点在第t个传输周期的握手阶段中使用的信令信道及RTS时隙和CTS时隙，需发送信息的源节点在自己的信令信道的RTS时隙中发送RTS信令，相应的目的节点若同意通信，则在自己的信令信道的CTS时隙中发送CTS信令，每个节点侦听并记录所有成功握手的通信请求，并计时至当前超级步结束，令t＝t+1后进入下一超级步，此时如果第t-1个传输周期中无节点握手成功，则转步骤S2，否则转步骤S3；

S3、第t个超级步中，所有节点采用相同的非随机算法，将N条通信信道划分为两部分，一部分为信令信道，用于第t个传输周期的握手，另一部分为数据信道，用于传输第t-1个传输周期的数据，并计算所有节点在第t个传输周期握手时使用的信令信道及相应的RTS时隙和CTS时隙，同时计算所有源节点在第t-1个传输周期中所使用的数据信道以及可以无冲突地发送数据至相应目的节点的时刻；

S4、每个第t-1个传输周期中的源节点计时至步骤S3中计算得到的本节点的数据发送时刻，通过自己的数据信道向相应目的节点发送数据，相应的目的节点通过数据信道接收数据；同时，需在第t个传输周期发送信息的节点在步骤S3确定的自己的信令信道的RTS时隙中发送RTS信令，相应的目的节点若同意通信，则在步骤S3确定的自己的信令信道的CTS时隙中发送CTS信令，每个节点通过信令信道侦听并记录所有成功握手的通信请求，所有节点计时至当前超级步结束，令t＝t+1后进入下一超级步，此时如果第t-1个超级步中无节点握手成功，则转步骤S2，否则转步骤S3。

2.根据权利要求1所述的一种分布式多信道水声网络通信方法，其特征在于，所述的步骤S1中，采用以下方法计算所有信令信道数目大于或等于1的信令信道和数据信道组合方式下每个节点发送信令时所使用的信道：

第l种信令信道和数据信道的组合方式下，确定每个节点所使用的信道的方法为：按照节点间的距离或传播时延对所有节点进行无监督聚类，将所有节点分为类，每类对应于一条信令信道，其中为第l种信令信道和数据信道的组合方式下信令信道的数目。

3.根据权利要求1所述的一种分布式多信道水声网络通信方法，其特征在于，所述的步骤S1中，采用以下方法计算所有信令信道数目大于或等于1的信令信道和数据信道组合方式下每个节点发送信令时所使用的信道及RTS时隙和CTS时隙：

分配到第n条信令信道的第i个发送信令的节点的RTS时隙为其中

其中为预设的时间，P^RTS为RTS信令的传输时长，为第l种信令信道和数据信道的组合方式下分配到第n条信令信道的节点数目，为第l种信令信道和数据信道的组合方式下第n条信令信道中第i个发送RTS信令的节点发送RTS的时刻，D_n,i,j为第n条信令信道中RTS信令从节点i到节点j的传播时长，为第n条信令信道中预设的保护时间；

分配到第n条信令信道的第i个发送信令的节点的CTS时隙为其中

其中P^CTS为CTS信令的传输时间，为第l种信令信道和数据信道的组合方式下第n条信令信道中第i个发送CTS信令的节点发送CTS的时刻。