一种海洋数据传输优化方法技术

本发明专利技术涉及数据传输的技术领域，公开了一种海洋数据传输优化方法，包括：在海洋投掷带有无线通信功能的浮标，通过Paxos算法推选出核心浮标作为海洋自组织网络的核心节点；海洋自组织网络中的其余节点通过广播的形式向核心节点发送报文，核心节点根据接收到的报文构建网络拓扑，并向其他节点广播当前网络拓扑结构；当海洋自组织网络节点接收到数据传输命令时，则根据当前网络拓扑，利用改进的遗传算法进行传输路径优化，得到最优传输路径；根据计算得到的最优传输路径进行数据传输。本发明专利技术所述方法通过建立海洋自组织网络，利用海洋自组织网络实现海洋数据传输，并利用改进的遗传算法进行传输路径优化。法进行传输路径优化。

【技术实现步骤摘要】
一种海洋数据传输优化方法


[0001]本专利技术涉及数据传输的
，尤其涉及一种海洋数据传输优化方法。

技术介绍

[0002]海洋数据是海洋信息化的重要支撑，海洋大数据也作为一种战略资源，已成为实现海洋强国的重要基础。现有海底探测得到的数据主要是通过卫星的方式进行传输，但是卫星传输成本高，速率低，流量小，难以满足个体和小型研究团体需求，针对该问题提出一种海洋数据传输优化方法，通过将海洋区域转换为自组织网络，利用无线通信方法实现海洋数据传输。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种海洋数据传输优化方法，目的在于(1)建立海洋自组织网络，利用海洋自组织网络实现海洋数据传输；(2)利用改进的遗传算法进行传输路径优化。
[0004]实现上述目的，本专利技术提供的一种海洋数据传输优化方法，包括以下步骤：
[0005]S1：在海洋投掷带有无线通信功能的浮标，将数据传输点以及数据接收点之间的浮标所形成的网络区域作为海洋自组织网络，通过Paxos算法推选出核心浮标作为海洋自组织网络的核心节点；
[0006]S2：海洋自组织网络中的其余节点通过广播的形式向核心节点发送报文，报文每经过一个节点，则将该节点的网络地址添加到报文数据区中，直至报文发送到核心节点，核心节点根据接收到的节点网络地址构建网络拓扑，并向其他节点广播当前网络拓扑结构；
[0007]S3：当海洋自组织网络节点接收到数据传输命令时，则根据当前网络拓扑，利用改进的遗传算法进行传输路径优化，得到最优传输路径；
[0008]S4：根据计算得到的最优传输路径进行数据传输，如果在传输过程中数据丢失则说明网络拓扑发生变化，则返回步骤S2。
[0009]作为本专利技术的进一步改进方法：
[0010]所述S1步骤中利用Paxos算法推选出海洋自组织网络的核心浮标，将核心浮标作为海洋自组织网络的核心节点，包括：
[0011]将海洋自组织网络中的浮标作为海洋自组织网络中的节点，利用Paxos算法推选出海洋自组织网络的核心节点，所述Paxos算法的流程为：
[0012]1)海洋自组织网络中的任意节点i进入核心节点选举流程后，向核心节点选举消息队列发送选举开始请求，进入核心节点选举流程的节点状态为选举状态，其余节点为投票状态，所述核心节点选举消息队列中存在已参与选举节点的运行id
ex
，本次选举节点的运行id
i
，以及本次选举节点的轮次e；在本专利技术一个具体实施例中，运行id
i
记录了节点运行时间长度，id
ex
记录了已参与核心节点选举的最大运行时间长；
[0013]2)进入核心节点选举流程的节点i判断核心节点选举消息队列中的轮次e是否与自身记录的轮次e
i
相同，若小于则认定该消息队列已经过期并进行丢弃处理，若大于则更
新自身所保存的轮次；判断本次参与选举的节点i的运行id
i
是否大于等于id
ex
，若id
i
＜id
ex
，则本次参与选举的节点i退出核心节点选举流程，节点状态变为投票状态；
[0014]3)节点i向节点状态为投票状态的节点发送自身的投票信息，并将所发送的投票信息保存在消息队列中，所述投票信息包括自身的网络地址以及运行id
i
；其余节点将投票结果发送到消息队列；
[0015]4)读取消息队列中其他节点发送给自身的选票消息并判断是否收到了全部的选票，并判断所有其他节点均认为自身为核心节点，如果是则更新自己的状态为核心节点状态，并向其他节点发送自身的网络地址；否则返回步骤1)，直到选举得到核心节点。
[0016]在本专利技术一个具体实施例中，核心节点会定期向非核心节点发送自身的心跳信息，非核心节点接收到核心节点的心跳信息后发送心跳信息的回传信息，所述回传信息为自身节点的存活状态，若核心节点在时间t内没有发送自身的心跳信息，则将该节点的状态设置为投票状态，重新开始选举核心节点。
[0017]所述S2步骤中海洋自组织网络中的其余节点通过广播的形式向核心节点发送报文，包括：
[0018]海洋自组织网络中的非核心节点向核心节点发送报文，所述报文的结构为：
[0019]{TCP,CON＝0,BRO＝2,SEN＝0,data}
[0020]其中：
[0021]TCP表示报文采用TCP协议的序列号；
[0022]CON表示确认位，CON＝1表示当前报文需要确认，CON＝0表示当前报文不需要确认；
[0023]BRO表示广播位，BRO＝2表示当前报文经过节点后需要转发到邻近节点；
[0024]SEN表示报文的数据区域data中存储的数据信息类别，SEN＝0表示报文存储的数据信息为网络地址连接情况。
[0025]所述S2步骤中报文将经过节点的网络地址添加到报文数据区中，直至报文发送到核心节点，核心节点根据接收到的节点网络地址构建网络拓扑，包括：
[0026]报文将经过节点的网络地址添加到报文数据区中，则报文数据区内存储了海洋自组织网络中节点的网络地址连接情况，直至报文发送到核心节点，所述网络地址连接情况为：
[0027]IP
ij
＝{d
ij
,r
ij
,IP
i
,IP
j
}
[0028]其中：
[0029]IP
ij
表示海洋自组织网络中节点i与节点j的网络地址连接情况；
[0030]d
ij
表示节点i与节点j之间的距离；
[0031]r
ij
表示节点i与节点j的通信情况，r
ij
＝0表示节点i与节点j可以相互通信，r
ij
＝1表示数据仅可由节点i传输到节点j，r
ij
＝
‑
1表示数据仅可由节点i传输到节点j；
[0032]IP
j
表示节点j的网络地址，IP
i
表示节点i的网络地址；
[0033]核心节点根据接收到的网络地址连接情况构建网络拓扑，所述网络拓扑结构为有向图网络G(E,V)，其中E表示海洋自组织网络中的节点，V表示海洋自组织网络中可以通信节点形成的有向边。
[0034]所述S3步骤中利用改进的遗传算法进行传输路径优化，包括：
[0035]利用改进的遗传算法对海洋数据传输路径进行优化，所述改进的遗传算法流程为：
[0036]1)将海洋自组织网络中节点在网络拓扑中的坐标作为遗传算法中的个体(x
s
,y
s
)，其中(x
s
,y
s
)表示任意节点s在网络拓扑图中的坐标，设置初始个体为最接近海洋数据传输始点的节点u的坐标(x
u
,y
u
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋数据传输优化方法，其特征在于，所述方法包括：S1：在海洋投掷带有无线通信功能的浮标，将数据传输点以及数据接收点之间的浮标所形成的网络区域作为海洋自组织网络，通过Paxos算法推选出核心浮标作为海洋自组织网络的核心节点；S2：海洋自组织网络中的其余节点通过广播的形式向核心节点发送报文，报文每经过一个节点，则将该节点的网络地址添加到报文数据区中，直至报文发送到核心节点，核心节点根据接收到的节点网络地址构建网络拓扑，并向其他节点广播当前网络拓扑结构；S3：当海洋自组织网络节点接收到数据传输命令时，则根据当前网络拓扑，利用改进的遗传算法进行传输路径优化，得到最优传输路径；S4：根据计算得到的最优传输路径进行数据传输，如果在传输过程中数据丢失则说明网络拓扑发生变化，则返回步骤S2。2.如权利要求1所述的一种海洋数据传输优化方法，其特征在于，所述S1步骤中利用Paxos算法推选出海洋自组织网络的核心浮标，将核心浮标作为海洋自组织网络的核心节点，包括：将海洋自组织网络中的浮标作为海洋自组织网络中的节点，利用Paxos算法推选出海洋自组织网络的核心节点，所述Paxos算法的流程为：1)海洋自组织网络中的任意节点i进入核心节点选举流程后，向核心节点选举消息队列发送选举开始请求，进入核心节点选举流程的节点状态为选举状态，其余节点为投票状态，所述核心节点选举消息队列中存在已参与选举节点的运行id
ex
，本次选举节点的运行id
i
，以及本次选举节点的轮次e；2)进入核心节点选举流程的节点i判断核心节点选举消息队列中的轮次e是否与自身记录的轮次e
i
相同，若小于则认定该消息队列已经过期并进行丢弃处理，若大于则更新自身所保存的轮次；判断本次参与选举的节点i的运行id
i
是否大于等于id
ex
，若id
i
＜id
ex
，则本次参与选举的节点i退出核心节点选举流程，节点状态变为投票状态；3)节点i向节点状态为投票状态的节点发送自身的投票信息，并将所发送的投票信息保存在消息队列中，所述投票信息包括自身的网络地址以及运行id
i
；其余节点将投票结果发送到消息队列；4)读取消息队列中其他节点发送给自身的选票消息并判断是否收到了全部的选票，并判断所有其他节点均认为自身为核心节点，如果是则更新自己的状态为核心节点状态，并向其他节点发送自身的网络地址；否则返回步骤1)，直到选举得到核心节点。3.如权利要求1所述的一种海洋数据传输优化方法，其特征在于，所述S2步骤中海洋自组织网络中的其余节点通过广播的形式向核心节点发送报文，包括：海洋自组织网络中的非核心节点向核心节点发送报文，所述报文的结构为：{TCP,CON＝0,BRO＝2,SEN＝0,data}其中：TCP表示报文采用TCP协议的序列号；CON表示确认位，CON＝1表示当前报文需要确认，CON＝0表示当前报文不需要确认；BRO表示广播位，BRO＝2表示当前报文经过节点后需要转发到邻近节点；SEN表示报文的数据区域data中存储的数据信息类别，SEN＝0表示报文存储的数据信
息为网络地址连接情况。4.如权利要求3所述的一种海洋数据传输优化方法，其特征在于，所述S2步骤中报文将经过节点的网络地址添加到报文数据区中，直至报文发送到核心节点，核心节点根据接收到的节点网络地址构建网络拓扑，包括：报文将经过节点的网络地址添加到报文数据区中，则报文数据区内存储了海洋自组织网络中节点的网络地址连接情况，直至报文发送到核心节点，所述网络地址连接情况为：IP
ij
＝{d
ij
,r
ij
,IP
i
,IP
j
}其中：IP
ij
表示海洋自组织网络中节点i与节点j的网络地址连接情况；d
ij
表示节点i与节点j之间的距离；r
ij
表示节点i与节点j的通信情况...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈路，张金，朱小龙，吴丹青，彭冬华，
申请(专利权)人：湖南国天电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：