[发明专利]一种适用于水声分簇网络的时隙动态调整并发传输方法

权利要求书

1.一种适用于水声分簇网络的时隙动态调整并发传输方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤1：网络初始化，首先布放所有簇成员，簇成员布放入水后，以T_E为时间窗，在T_E内随机延时一段时间后发送入网请求信号TONE；布放簇首，簇首入水后处于监听状态，当监听到某个簇成员的TONE信号后，立刻向该成员发送PING信号，同时记录对该成员发送了PING信号；簇成员收到PING信号后，判断目的地址，如果为自身，则回复ECHO信号，同时停止发送TONE信号，如果为其它成员，则停止发送TONE信号一个时间窗T_E；簇首收到ECHO信号后，记录自身与该簇成员的传播时延，同时清除该成员的PING发送记录；当簇首在m*T_E时间内再未收到任何的TONE信号，则簇首查询本地PING信号发送记录，如有，则启动对该簇成员的PING-ECHO传播时延测定，每个簇成员最多PING k次，直到完成对所有簇成员的传播时延测定，如没有，则转移至步聚2；

步骤2：簇首建立工作时间表，簇首完成请求传输周期T_R、数据传输周期T_D、网络工作周期TS、簇成员RTS发送时延Δ_RTS-i和请求传输周期起始时刻t_s的计算，然后编码调制生成系统参数包SYS，并广播发送至各个簇成员，各簇成员在收到SYS包后，更新本地工作参数与状态，T_R、T_D、TS和Δ_RTS-i的计算公式如下：

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)为簇首与簇成员1～N间的传播时延，T_RTS为数据传输请求信号RTS的时间长度，TG_RTS为RTS信号之间的保护时间长度，T_DATA-MAX为簇成员至簇首的数据包最大时间长度，T_RTR为时间分配包RTR的时间长度，T_ACK为接收确认信号ACK的时间长度，TG_DATA为数据包保护时间长度，TG_ACK为ACK包的保护时间长度，T_c-c为簇首间通信周期时间长度，Δ_RTS-i表示i号簇成员发送RTS信号时对应请求传输周期起始时刻的延时；

步骤3：簇成员发送数据传输请求，i号簇成员如有数据需要发送至簇首，则以请求传输周期的开始时刻为起点，延时固定时间Δ_RTS-i后发送RTS信号，簇首在请求传输周期内一直监听接收各簇成员的RTS信号；

步骤4：数据传输，请求传输周期结束后，簇首根据收到的RTS信号情况，为对应簇成员分配最大数据传输时间长度TDATA_i、延时发送时间Δ_DATA-i，并通过RTR包发送至各个簇成员，i号簇成员在收到RTR包后，延时Δ_DATA-i时间后开始发送不超过TDATA_i时间长度的数据包至簇首，TDATA_i和Δ_DATA-i计算公式如下：

假设收到1路RTS信号，第i路

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

假设收到2路RTS信号，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)

假设收到3路RTS信号，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)

收到其它情况路RTS信号后，TDATA_i和Δ_DATA-i的计算方法以此类推；

步骤5：ACK回复，簇首节点在收完所有数据包后，根据接收数据情况，生成ACK包，广播至各簇成员，各簇成员在接收到ACK包后，对应清除本地缓存数据，或等到下一工作周期重新发送RTS信号。

2.根据权利要求1所述的适用于水声分簇网络的时隙动态调整并发传输方法，其特征在于：当有新节点需要加入网络时，新节点同样以T_E为时间窗，在T_E内随机延时一段时间后发送入网请求信号TONE，簇首收到该信号后，在数据传输周期内，首先利用PING-ECHO的方式完成对该节点的传播时延测定，然后簇首重新计算网络工作周期、请求传输周期长度、数据传输周期长度，并通过广播SYS包至每个簇成员。