[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

说明书

本发明主要针对水声分簇式网络的数据传输特点，提出一种适用于水声分簇网络的时隙动态调整并发传输方法，采用并发传输机制，能够有效提升信道的利用率与提升网络吞吐量。采用动态时隙调整机制，能够有效提升在非所有簇成员有数据传输需求下的网络吞吐量，可以易于实现为网络等级高的簇成员优先分配信道与数据优先传输。

技术领域

本发明涉及水声网络、MAC协议设计等领域，主要是一种适用于水声分簇网络的时隙动态调整并发传输方法。

背景技术

在面对某些水下应用时，网络拓扑适合采用易于数据融合的分簇网络结构，分簇网络结构是提高能量有效性的一种网络拓扑，它通过网络层协议将地理位置相邻的若干个节点组合成一个簇，并选举其中一个节点作为簇首，负责收集簇成员采集的环境信息或探测信息，多个局部簇首将收集的信息传输至主汇聚中心，然后由主汇聚中心进行处理。

由于分族式网络的数据流向主要由簇成员向簇首汇聚，因此对于分簇网络内部数据调度协议比较适合采用TDMA型的MAC协议，时隙固定的TDMA型MAC协议为每个簇成员分配固定长度的通信时间及簇首至簇成员的通信时间，在水下高时延的通信环境中，基于时间片的TDMA协议信道利用率太低，同时该协议在只有少量节点有数据发送时，会造成信道利用率的严重下降，导致数据传输时延的增加与网络吞吐量的降低。

发明内容

本发明针对分簇式水声网络的特点，而提供一种适用于水声分簇网络的时隙动态调整并发传输方法，通过合理安排信道，减少信道空隙，达到水声网络传输吞吐量的提高。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种适用于水声分簇网络的时隙动态调整并发传输方法，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；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)