[发明专利]一种水下传感器网络架构及其实现方法

权利要求书

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；

其中，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。

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。