[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

摘要

本发明公开了一种水下无线传感器网络跨层可靠数据传输方法，本方法中水下传感器节点部署于三维水下空间中，汇聚节点部署在水面上，节点按照所处深度划分为不同的簇，靠近汇聚节点垂直线的节点被选为网关节点，普通节点收集到数据包在指定时间间隙内向其簇内网关节点传输，网关节点将簇内数据包融合后，再沿垂直方向进行簇间数据传输。汇聚节点对节点通信时隙进行统一调度，相邻簇间节点在同一时隙进行错位通信，避免信号相互干扰；簇内使用基于网络编码的CSMA改进机制进行通信，降低传输冲突，减少重传次数。本发明通过相邻簇错时隙传输的设计，实现了网络跨层设计，很大程度上避免了数据传输冲突，从而提高数据传输可靠性，减少通信时延。

主权项

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，为了避免相邻簇节点同时传输造成信道冲突，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。