[发明专利]一种多信道水声网络的并行通信方法、设备及介质

说明书

本发明涉及水声通信领域，具体公开了一种多信道水声网络的并行通信方法、设备及介质，包括初始化多信道水声网络的各节点，检测并保存各节点与其他节点间的传播时延，将多信道水声网络划分为若干条信道；记录各节点在前两个传输周期中，所有握手成功的历史信息作为该节点的第一传输参数；将每个源节点的前数两个传输周期和当前传输周期重组为该源节点的第一数据；依据第一传输参数和传播时延，获得本传输节拍全部源节点的第二传输参数；控制源节点，按照第二传输参数，向全部目标节点传输第一数据。本发明更有效地利用时域和多信道的并行通信资源，提高水声网络的通信性能，可以消除信令和数据包的传输冲突。

技术领域

本发明涉及水声通信领域，尤其涉及一种多信道水声网络的并行通信方法、设备及介质。

背景技术

水声信道是一个频带窄、干扰强、时延长、能量受限的无线信道，水下点对点声通信的速率通常很低，因此水声网络需要通过增加节点间通信的并行度来提高网络的通信性能。

目前水声网络的研究中主要涉及时域、空域和多信道三种并行通信方式。水下时域上的并行通信主要是利用水下声波传播时延长的特点，通过合理安排节点发送信息的时间来令并行发送的数据包目的节点时不发生混叠。水下空域上的并行通信主要利用了网络中互在通信干扰范围外的节点可以并行地收发数据的原理，通过利用节点位置分布或调整发射功率等方法来实现并行通信。水下多信道并行通信则是利用码分多址、频分多址等技术在水下实现多条并行的通信信道。现有的水声网络的并行通信方法大多数只利用了某一种并行通信方式，缺乏综合利用多种并行通信方式的方案。

现有的水声网络通信方法，通常同时利用多条通信信道和水声信道信息传播时延长的特点，来实现数据的并行传输，在某些通信信道中采用经过优化的时分复用方法发送握手信令，在另一些通信信道中采用优化的发送时间来并行发送数据，两者以流水线的方式并行进行，能完全消除传输冲突，有效地提高水声网络的通信效率。然而，在每一个超级步中都将某一信道固定分配给握手信令传输或数据传输，相当于给信道资源的分配加上了额外的约束条件，使信道资源的利用难以达到最优，容易造成资源的浪费，限制了网络传输性能的进一步提高。

发明内容

为了克服现有的多信道水声网络并行通信方案，信道资源利用率低、浪费网络资源，且限制了水声网络传输性能上限的问题，本发明提供一种多信道水声网络的并行通信方法、设备及介质。

本发明提供了一种多信道水声网络的并行通信方法，包括：

初始化多信道水声网络的各节点，检测并保存各所述节点与其他节点间的传播时延，将多信道水声网络划分为若干条信道；其中，所述节点在其所在信道的某一传输节拍用于发送数据时是源节点，所述节点在其所在信道的某一传输节拍用于接收数据则是目标节点；

记录各所述节点在前两个传输周期中，所有握手成功的历史信息作为该节点的第一传输参数；其中，所述传输周期传输的数据包括握手信令、数据包和应答信令；

将每个所述源节点的前数两个传输周期和当前传输周期传输的数据重组为该所述源节点的第一数据；其中，所述第一数据是该源节点前数第二个传输周期的应答信令、前数第一个传输周期的数据包和当前传输周期的握手信令；

依据全部所述源节点的第一传输参数，以及其与对应的所述目标节点之间的所述传播时延，获得本传输节拍全部所述源节点的第二传输参数；其中，所述获取本传输节拍全部源节点的第二传输参数具体为：建立当前传输节拍中，所有将进行第一数据传输的源节点和目标节点的第一集合；对每条信道初始化一个由已确定发送时间的源节点和目标节点构成的队列；采用相同的非随机算法，计算第一集合中各数据从源节点传输到目标节点的时延，得到第二集合；依据第二集合，依次计算各条信道中的各源节点，在全部信道中无冲突发送数据包或信令的最优时刻，并计算当前传输节拍的总时长，得到第二传输参数；所述第二传输参数包括各所述源节点在全部信道中无冲突发送第一数据中全部信令或数据包的信道和时刻，以及该传输节拍的总时长；每一所述所述传输节拍包含当前传输周期和所述当前传输周期的前数两个传输周期的不同传输阶段；