[发明专利]一种水下无线传感器网络跨层可靠数据传输方法

权利要求书

1.一种水下无线传感器网络跨层可靠数据传输方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)水下传感器节点部署于水下三维环境中，汇聚节点部署在水面上，水下节点根据深度不同分簇，在一定深度范围内的节点分为一个簇；

(2)区域划分

分簇完成后，每个簇选举一个网关节点，将所有簇根据簇与水平面的距离划分成N个簇，每个簇沿网关节点所在垂直平面将整个簇分成左、右两个区域；

(3)传输时隙调度

汇聚节点对所有簇内节点进行数据传输时隙调度，节点只能在活跃时隙内传输和接收数据包，否则只能感知数据包或切换到休眠状态；

(4)簇内数据传输

簇内节点在活跃的时隙，将数据周期性地通过多跳的方式发送到网关节点，在同一时隙相邻簇错区域传输，簇内节点根据通信距离的不同调整信号发射功率和发射频率根据最短路由算法传输给网关节点，网关节点调整自己的天线接收方向，只接收簇内通信区域方向发来的数据，屏蔽另一个方向的干扰信号，当簇内传输发生冲突时，利用网络编码的方法解码出一部分有用信息，减少数据包重传次数；

(5)向汇聚节点传输数据包，网关节点融合簇内数据，从下到上通过多跳传输的方法将融合后的数据包传输到汇聚节点。

2.根据权利要求1所述一种水下无线传感器网络跨层可靠数据传输方法，其特征在于所述步骤(2)中分簇的区域划分的具体过程为：

2-1：网关节点选举，首先水面上的汇聚节点向水下节点发送网关节点选举数据包Beacon，Beacon中含有深度限制信息，收到Beacon后，只有处于第一层的节点才能向汇聚节点回复确认信息，汇聚节点将最先向自己回复信息的水下节点提名为第一层的网关节点，此网关节点再通过同样的方式选出下一层深度的网关，以此循环选出所有深度簇的网关节点；

2-2：簇的形成，在每一层的网关节点选举完成后，网关节点向周围节点广播信息宣布自己为某一深度层所有节点的网关，所有位于这一深度范围的节点记录下该网关节点的ID及其位置信息，选择自己加入的簇，这样每一层形成一个簇，未来簇内节点在所分配的通信时隙内将感知到的数据传输给网关节点；

2-3：在分簇完成后，下层的网关节点通过上层以多跳的方式将每层网关节点的ID及位置信息发送给汇聚节点；

2-4：在收到所有网关节点数据后，汇聚节点沿经过网关节点的垂直平面将每个簇分为两个区域，分别为左区域S_L和右区域S_R，根据簇与水面的距离将簇标记为第1,2,…,N簇，并将此标记、区域信息和时隙安排信息告知网关节点。