[发明专利]一种水下长延时传感器网络传输层数据传输方法

说明书

本发明涉及一种水下长延时传感器网络传输层数据传输方法，包括下列的步骤：在发送端设置重传时间RTO小于往返时间RTT；采用间隔停等的数据传输方式，对于发送端在第k次传输的数据反馈信息，接收端在第(k+2)次传输时对此反馈信息进行相应处理：接收端重传丢失的数据包，同时传输剩余发送窗口大小的新数据包；发送端根据RTO与去冗余有效吞吐量的关系式通过RTO＝argmax(γ_n)寻找通信系统在获得最佳去冗余有效吞吐量时所对应的重传时间RTO，在限制条件内寻找最优RTO重传时间；给定实际通信中节点间的通信距离，最优RTO，并将此最优RTO设置为RTO重传时间，此时系统得到最佳去冗余有效吞吐量。

技术领域

本发明涉及一种水下长延时传感器网络传输层数据传输方法。

背景技术

水下传感器网络通过声信号进行通信。水下声信道具有时延长、带宽窄、噪声大、误码率高以及传播损失的特点；水下传感器节点具有可移动性、体积大、高能耗、难以更换电池的特点，这些特点使得水下传感器网络可以看作延迟/中断容忍网络(DTN)。虽然目前针对DTN已经有一些研究成果，但并不适用于水下长延时传感器网络，因此解决水下传感器网络延时长的问题十分迫切。

DTN网络的主要协议是束协议(BP)，采用存储转发的托管机制，下层协议常采用TCPCL/TCP、 UDPCL/UDP、LTPCL\LTP协议，该网络架构保证了数据的可靠传。因此，可以将DTN网络技术引入水下传感器网络。但是，传统的针对陆地通信的DTN技术应用于水下会大大增加网络延时，这使得水声通信的传输效率很低。在具有同样长延时问题的深空DTN车辆网络中，采用设置重传超时 (RTO)定时器时间小于往返时间(RTT)的方法解决这一问题，但是该方法会引入数据的冗余重传，且实现前提是假设信道带宽足够宽，并不适用于信道带宽较窄的水声通信。

发明内容

为了解决上述提出的水下传感器网络长延时，通信效率低的问题，本发明提供了一种水下长延时传感器网络传输层数据传输方法，根据水下节点间在实际通信的不同距离需求，给出发送端的最优 RTO重传时间设置，使得通信系统能够获得最佳的去冗余有效吞吐量。技术方案如下：

一种水下长延时传感器网络传输层数据传输方法，包括下列的步骤：

(1)在发送端设置重传时间RTO小于往返时间RTT；

(2)采用间隔停等的数据传输方式，对于发送端在第k次传输的数据反馈信息，接收端在第 (k+2)次传输时对此反馈信息进行相应处理：接收端重传丢失的数据包，同时传输剩余发送窗口大小的新数据包；

(3)发送端通过

得到RTO与去冗余有效吞吐量的关系式，其中γ_n表示去冗余有效吞吐量；N_{total_n}表示以发送文件大小为归一化量纲的k次传输发送的数据包总数量；L_file表示要发送的文件大小；L_data表示文件分割的数据包大小；RTT_last表示最后一次传输所需要的往返时间；T_break表示突发中断事件持续的时间；N_data表示发送窗口每次发送的数据包数量；N_{data_last}表示最后一次传输发送窗口中需要发送的数据包数量；发送端通过RTO＝argmax(γ_n)寻找通信系统在获得最佳去冗余有效吞吐量时所对应的重传时间 RTO，在限制条件内寻找最优RTO重传时间，其中T_prop表示通信往返传播时间；T_data表示数据包传输时间；T_ack表示ACK信息传输时间。

(4)给定实际通信中节点间的通信距离，根据步骤(3)找到该条件下的最优RTO，并将此最优RTO设置为RTO重传时间，此时系统得到最佳去冗余有效吞吐量。