一种水下传感器网络架构及其实现方法技术

本发明专利技术涉及一种水下传感器网络架构及其实现方法，该方法包括：当节点有数据要发送时，数据首先经过协议栈的应用层交付给传输层，由传输层的协议对数据进行端到端的可靠性传输处理，然后再向下交付给网络层，网络层的协议给数据封装上目的地地址，并给出适当的路由信息，再继续向下交付给MAC层，MAC层的协议给数据封装上下一跳的地址，并给出将数据发送给下一节点的方法，最后交付给物理层，由物理层对数据进行调制，并以声信号形式发出。本方法既提供了纯分层架构，同时又有跨层设计，跨层设计对传感器网络至关重要，因为系统的性能受各层影响，而跨层设计能使各层相互配合，以提高系统性能。

【技术实现步骤摘要】
一种水下传感器网络架构及其实现方法
本专利技术涉及水下传感器网络
，尤其涉及一种水下传感器网络架构及其实现方法。
技术介绍
水下传感器网络(UWSN)与地面传感器网络之间的差异之一是通讯方式。声学通信被认为是UWSN最实用的方法。水声信道通常具有高衰减，长传播延迟，高误码率和低可用带宽的特点。由于这些特点，一部分在地面传感器网络中被广泛接受的假设在UWSN中并不适用，现有的地面网络协议也不能直接采用。过去几年来，学术界和工业界对UWSN的兴趣日益增长。许多应用、网络协议、设备纷纷浮现。可是上述大多数设计都是基于特定应用的，他们之间通常缺乏兼容性。并且，由于资源有限，大部分UWSN相关研究的测试平台仍限于计算机的仿真模拟。这样，因为不同的假设基础和平台差异，很难对基于同一问题的不同解决方案类进行比较。因此，针对以上不足，需要提供一种水下传感器网络架构及其实现方法。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是解决现有的水下传感器网络架构缺乏兼容性，无法根据客户需求进行扩展的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种水下传感器网络架构实现方法，包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下传感器网络架构实现方法，其特征在于，包括以下步骤：当节点有数据要发送时，所述数据经过协议栈的应用层发送到传输层，由所述传输层的协议对所述数据进行端到端的可靠性传输处理，然后发送到网络层；所述网络层的协议给所述数据封装上目的地地址，并给出最优的路由信息，再发送到所述MAC层；所述MAC层的协议给所述数据封装上下一跳的地址，并给出将所述数据发送给下一节点的方法，最后发送到物理层；所述物理层对所述数据进行调制，并以声信号形式发出；所述应用层、传输层、网络层、MAC层和物理层之间均实现了队列管理机制。

【技术特征摘要】
1.一种水下传感器网络架构实现方法，其特征在于，包括以下步骤：当节点有数据要发送时，所述数据经过协议栈的应用层发送到传输层，由所述传输层的协议对所述数据进行端到端的可靠性传输处理，然后发送到网络层；所述网络层的协议给所述数据封装上目的地地址，并给出最优的路由信息，再发送到所述MAC层；所述MAC层的协议给所述数据封装上下一跳的地址，并给出将所述数据发送给下一节点的方法，最后发送到物理层；所述物理层对所述数据进行调制，并以声信号形式发出；所述应用层、传输层、网络层、MAC层和物理层之间均实现了队列管理机制。2.根据权利要求1所述的一种水下传感器网络架构实现方法，其特征在于，还包括以下步骤：当所述下一节点接收到所述数据时，所述数据的处理流程是权利要求1所述步骤的逆向过程；还包括以下步骤：所述网络层提取从MAC层得到的所述数据中的路由信息和节点位置信息；通过获取的所述路由信息对所述预存储的路由表进行更新，通过获取的所述节点位置信息对所述预存储的位置表进行更新。3.根据权利要求2所述的一种水下传感器网络架构实现方法，其特征在于，还包括以下步骤：将所述用户输入的数据和目的地接收所述用户输入的数据时的延迟进行存储；将接收所述数据的丢包率进行存储；将接收所述数据的包错误率进行存储；将水声信道的信道条件、发送功率和信道分配进行存储；所述给出最优的路由信息，具体包括：根据所述位置表中各节点的位置信息和预存储的所述路由表选取最优传输路径。4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种水下传感器网络架构实现方法，其特征在于，所述MAC层的协议给所述数据封装上下一跳的地址，并给出将所述数据发送给下一节点的方法，MAC层实现了一种改进的ALOHA协议，包括以下步骤：S1、当所述MAC层的等待队列接收到所述数据时，获取水声信道条件；S2、判断所述水声信道是否空闲，是则，执行S3；否则，间隔预设时间后，执行S1；S3、通过所述水声信道向接收方发送所述数据，并等待接收方反馈的ACK；S4、判断是否接收到所述ACK，是则，执行S5；否则，执行S6；S5、判断所述ACK是否对应所述数据，是则，发送成功，将所述数据从所述等待队列删除；否则，执行S2；S6、判断所述数据的发送次数是否等于预设的最大重传次数，是则，执行S7；否则，执行S8；S7、放弃发送所述数据，将所述数据从所述等待队列删除；S8、利用退避算法执行S2；将所述数据分组的发送次数和利用退避算法执行S2的退避时间进行存储。5.根据权利要求4所述的一种水下传感器网络架构实现方法，其特征在于，所述物理层对所述数据进行调制，并以声信号形式发出；还包括以下步骤：生成一组指数分布数字，将所述指数分布数字作为所述数据通过所述水声信道到达接收方的间隔时间；所述指数分布数字为：其中T为指数分布数字，U在区间(0,1)内均匀分布，λ为预设置的数据分组到达汇聚节点的速率。6.一种水下传感器网...

【专利技术属性】
技术研发人员：周浩，刘锦涵，
申请(专利权)人：深圳市智慧海洋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44