一种水下光通信基站动态协商数据传输方法技术

本发明专利技术公开了一种水下光通信基站动态协商数据传输方法，用户端机先以默认传输速率向基站发送数据协商帧并附带服务质量等级信息，基站根据接收信号质量、当前接入用户数以及服务质量等级信息计算本次数据传输速率及长度，并通过数据协商应答帧告知用户端机；用户端机按照指定长度和速率发送数据帧，基站进行校验后返回数据应答帧，完成一次数据传输。本发明专利技术以当前接收信号质量与接入用户作为参考，根据待传递数据服务质量信息等级对于信道资源的需求不同，动态分配数据发送长度与数据发送速率，相比于固定传输的数据传输，显著提高了系统吞吐量，提高信道利用率，为水下光通信基站提供了可靠的服务质量保证。提供了可靠的服务质量保证。提供了可靠的服务质量保证。

【技术实现步骤摘要】
一种水下光通信基站动态协商数据传输方法


[0001]本专利技术涉及光通信
，涉及水下光通信基站数据传输
，具体涉及一种水下光通信基站动态协商数据传输方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着对于水下资源探索的深入，各种海底节点、传感器、水下无人潜航器等设备大量布设于水中，由此产生大量的数据传输需求，为了更好收集各类数据，人们提出了一种将光基站设为数据节点中心，汇总各用户节点数据进行传输的框架，大量数据通过光信道由用户节点传输到基站进行汇总，基站上行链路的性能已经成为基站系统整体性能的关键所在。
[0003]目前影响数据传输性能的因素主要有以下几点：
[0004]首先是接入方式的影响，目前已有的多用户节点接入方式分为固定接入和随机接入，随机接入即不预先分配信道资源，各个用户节点按照一定的接入算法随机接入，这种接入方式相对于固定接入配置方式更加灵活，更加符合水下复杂环境。但是随机接入存在冲突碰撞的问题，在用户数量增多的情况下，碰撞概率加大，在数据传输时导致竞争加剧，在这种情况下一帧数据的长度越长，因等待和冲突造成的损耗会越大；
[0005]还有一种因素是当前的信号质量影响，由于水下环境复杂，情况多变，信号质量随机变化，信号质量低会使得误码率增大，导致数据重传概率加大，同时信号质量低的情况下采用较高速率通信时，会使得误码率二次增大，使得损耗加大；
[0006]另外，作为水下数据汇总节点，水下光通信基站会接收各种类型、不同服务质量要求的数据，例如实时视频数据需要低延迟，在信道资源紧张的情况下，为保证实时性，允许误码的出现，表现为视频画面出现噪点，但是却不允许出现卡顿；同理，对于文件、或者大批量传感器数据的传输，并不要求实时传输，但是需要保证数据无误码，因此不同的数据类型有不同需求。
[0007]以上因素共同影响数据传输质量，在静态数据传输方法下，难以兼顾水下信道质量、基站负载等对数据传输造成的影响，使得信道资源的损耗不可控，用户的服务质量也无法保证。

技术实现思路

[0008]为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供一种水下光通信基站动态协商数据传输方法，本方法充分考虑信号质量、系统负载以及服务质量信息对数据传输影响，动态分配传输数据包大小及传输速率，从而提升整体系统吞吐量。
[0009]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0010]一种水下光通信基站动态协商数据传输方法，包括以下步骤：
[0011]S1)用户端机和基站初始化设定默认数据传输速率Ru；
[0012]S2)用户端机向基站发送数据协商帧，请求传输数据；
[0013]S3)基站在接收到数据协商帧后，首先通过接收设备计算获得接收信号质量Ps，Ps范围为0
‑
1，Ps的数值越大表示信号质量越好；
[0014]S4)基站查询接入信息，获得当前接入用户数N，N的范围为1
‑
Nmax，取正整数，Nmax为系统最大支持用户数；
[0015]S5)计算本次数据参考传输长度其中a1为数据长度信号质量转换系数，a2为接入用户数量转换系数，0<a1<1，0<a2<1，a1+a2＝1，Lmax为系统最大支持发送长度；
[0016]S6)获得请求数据服务质量等级信息，根据数据类型分为3个服务质量等级，Q1为低延迟、高容错率类型数据，如实时视频传输等，Q2为高延迟、低容错率类型，如文件传输等，Q3为低延迟、低容错数据，如实时语音传输等，设定服务质量长度修正系数L2，Q1时L2取值为Q2时L2＝1，Q3时其中Lmin为系统最小支持传输长度，计算得出本次数据传输长度L＝L1*L2，L向下取整；
[0017]S7)计算本次数据参考传输速率R1＝a3*Ps*Rmax，其中a3为信号质量转换速率系数，0<a3<1，Rmax为系统最大支持传输速率，根据服务质量等级给出服务质量速率修正系数R2，Q1时R2取值为Q2时L2＝1，Q3时其中Rmin为系统最小支持传输速率，计算得出本次数据传输速率R＝R1*R2；
[0018]S8)根据得出的L与R的值放入数据协商应答帧，发送给用户端机，并同时调整传输速率至本次数据传输速率R；
[0019]S9)用户端机接收数据协商应答帧，检查待发送数据长度，若当前待发送数据长度大于L，则将取出长度为L的数据，组成数据帧，若当前待发送数据长度小于等于L，则将剩余数据全部取出组成数据帧，之后按照本次数据传输速率R传输数据帧；
[0020]S10)基站接收到数据帧，校验后返回数据应答帧；
[0021]S11)用户端机和基站修改传输速率为默认数据传输速率Ru，结束本次数据传输。
[0022]本专利技术的优点及有益效果：
[0023]本专利技术以当前接收信号质量与接入用户作为参考，根据待传递数据服务质量信息等级对于信道资源的需求不同，动态分配数据发送长度与数据发送速率，相比于固定传输的数据传输，显著提高了系统吞吐量，提高信道利用率，为水下光通信基站提供了可靠的服务质量保证。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例中基站与用户端机数据流向示意图；
[0025]图2为本专利技术实施例中基站与用户端机连接方框图；
[0026]图3为本专利技术实施例中水下光通信基站数据传输流程图。
具体实施方式
[0027]下面结合实施例和附图对本
技术实现思路
作进一步的阐述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术
人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]实施例：
[0029]如图1所示，水下光通信基站数据传输中的数据流向图，包括数据协商及数据传输两部分。
[0030]如图2所示，实现本专利技术水下光通信基站数据传输方法的系统包括一个基站、一个用户端机以及剩余未参与通信但保持接入状态的空闲用户端机，图2中空闲用户端机数量为3。基站包括数据处理模块和多个与之连接的光信号收发模块，其中基站中的光信号收发模块分布于基站表面，且除了输出接收信号，发送光信号之外，同时也会输出接收信号质量；数据处理模块进行数据后续处理，同时也会负责存储保持接入状态的用户端机的信息；用户端机包括一个光信号收发模块，以及一个与之连接的数据处理模块，其模块参数与基站一致。
[0031]下面将以视频数据传输为例进行说明，其中数据长度信号质量转换系数a1一般设为0.8，接入用户数量转换系数a2一般设为0.2，信号质量转换速率系数a3一般设为0.99，系统最大支持用户数Nmax为基站固有参数，此处设为32，系统最大支持发送长度Lmax同样为固有参数，此处设为1000字节，系统最大支持发送速率Rmax设为1Mbps。
[0032]如图3所示，一种水下光通信基站数据传输方法，包括以下步骤：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下光通信基站动态协商数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：S1)用户端机和基站初始化设定默认数据传输速率Ru；S2)用户端机向基站发送数据协商帧，请求传输数据；S3)基站在接收到数据协商帧后，首先通过接收设备计算获得接收信号质量Ps，Ps范围为0
‑
1，Ps的数值越大表示信号质量越好；S4)基站查询接入信息，获得当前接入用户数N，N的范围为1
‑
Nmax，取正整数，Nmax为系统最大支持用户数；S5)计算本次数据参考传输长度其中a1为数据长度信号质量转换系数，a2为接入用户数量转换系数，0&lt;a1&lt;1，0&lt;a2&lt;1，a1+a2＝1，Lmax为系统最大支持发送长度；S6)获得请求数据服务质量等级信息，根据数据类型分为3个服务质量等级，Q1为低延迟、高容错率类型数据，如实时视频传输等，Q2为高延迟、低容错率类型，如文件传输等，Q3为低延迟、低容错数据，如实时语音传输等，设定服务质量长度修正系...

【专利技术属性】
技术研发人员：敖珺，左杨，马春波，石俊杰，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：