一种适用于水声时分多址网络的时隙动态调整方法与流程

本发明属于水声通信与组网，具体来说涉及一种适用于水声时分多址网络的时隙动态调整方法。

背景技术：

1、时分复用把时间按时隙划分，并且在每一个时隙仅允许一个用户发送。在水声网络中采用时分多址（tdma）机制，就是给每个节点分配独立的用于数据发送或接收的时槽，而节点在其他空闲时槽内转入睡眠状态。tdma机制的一些特点非常适合水声网络节省能量的要求：tdma没有竞争机制的碰撞重传问题；数据传输时不需要过多的控制信息；节点在空闲时槽时能够及时进入睡眠状态，但tdma机制在网络扩展性方面存在不足，即很难调整时间帧的长度和时槽的分配。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于水声时分多址网络的时隙动态调整方法，以解决背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供技术方案如下：

3、一种适用于水声时分多址网络的时隙动态调整方法，由若干节点构成，所述方法包括：

4、步骤1，其中一节点作为生成节点生成时隙重组控制包并发送，执行步骤2；

5、步骤2，节点进入静默状态，若在静默状态下收到时隙重组控制包，则执行步骤3，否则达到静默时间后进入空闲状态；

6、步骤3，判断当前时隙重组控制包的有效性，若无效，则判断当前时隙重组控制包的转发标志，若转发标志为真，则执行步骤5，若转发标志为假则执行步骤2，若有效，则执行步骤4；

7、步骤4，更新时隙重组控制包及本地工作时隙，并将时隙重组控制包转发标志置真，执行步骤5；

8、步骤5，节点进入随机退避状态，若在退避过程中收到时隙重组控制包，则转移至步骤3，否则继续退避直至退避时间结束后，将更新的时隙重组控制包通过水声通信发送，并将该时隙重组控制包的转发标志置假后，返回步骤2。

9、优选地，所述时隙重组控制包包括包类型pkt_type、发送序列号tx_seqno、时隙总数slot_num）及时隙节点号si_node,i=1,2,…,n。

10、优选地，当有新节点需要加入网络或需要对整个网络的时隙重组时，生成的时隙重组控制包中，pkt_type字段填入代表该包的包类型编码，tx_seqno字段填入1，slot_num字段填入1，s1_node字段填入本节点号，其他时隙节点号字段填入0；

11、当有节点需要退出网络时，生成的时隙重组控制包中，pkt_type字段填入包类型编码，tx_seqno字段填入1，slot_num字段填入0，s1_node至sn_node字段填入0。

12、优选地，当有节点需要退出网络时在执行步骤1后清除时隙工作状态信息后，本节点断电。

13、优选地，所述步骤3中的有效性判断包括以下步骤：

14、步骤3.1，获取并更新上一时隙重组控制包中的发送序列号last_tx_seqno，并判断是否小于当前时隙重组控制包内的发送序列号tx_seqno，若小于，则有效，否则执行步骤3.2；

15、步骤3.2，判断当前时隙重组包中的时隙节点号是否包含本节点，若是，则无效，否则有效。

16、优选地，所述步骤3.1中，获取并更新上一时隙重组控制包中的发送序列号last_tx_seqno包括：

17、计算当前时隙重组控制包与上一时隙重组控制包的收包时刻差值t_dif，并判断是否大于预设门限t_gate，若是，将上一时隙重组控制包中的发送序列号置0，否则不变。

18、优选地，所述步骤4中，还包括更新上一时隙重组控制包中的发送序列号last_tx_seqno为当前时隙重组控制包中的发送序列号tx_seqno。

19、优选地，所述步骤4中，更新时隙重组控制包及本地工作时隙包括：

20、将当前时隙重组控制包中的时隙总数slot_num值和发送序列号tx_seqno值均加1，并在时隙节点号sx_node(x=slot_num)中填入本节点号的值，将字段s1_node至sx_node(x=slot_num)的值从小到大排序，同步更新本地工作时隙。

21、优选地，所述步骤1中，生成节点生成时隙重组控制包后，判断本节点是否已分配工作时隙，若是，则在对应的工作时隙通过水声通信发送时隙重组控制包，否则随机退避一定时间后发送时隙重组控制包。

22、优选地，随机退避时间窗口长度为[0 (tq-td)]的一个随机值，td为网络节点最大传播时延，tq为静默时间。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

24、（1）能够通过水声通信的方式实现水下节点工作时隙的自适应动态分配；

25、（2）能够通过水声通信的方式实现节点接入和退出网络时，网络时隙的自适应动态调整。

技术特征：

1.一种适用于水声时分多址网络的时隙动态调整方法，由若干节点构成，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的一种适用于水声时分多址网络的时隙动态调整方法，其特征在于，所述时隙重组控制包包括包类型pkt_type、发送序列号tx_seqno、时隙总数slot_num）及时隙节点号si_node,i=1,2,…,n。

3.如权利要求2所述的一种适用于水声时分多址网络的时隙动态调整方法，其特征在于，当有新节点需要加入网络或需要对整个网络的时隙重组时，生成的时隙重组控制包中，pkt_type字段填入代表该包的包类型编码，tx_seqno字段填入1，slot_num字段填入1，s1_node字段填入本节点号，其他时隙节点号字段填入0；

4.如权利要求3所述的一种适用于水声时分多址网络的时隙动态调整方法，其特征在于，当有节点需要退出网络时，在执行步骤1后清除时隙工作状态信息后，本节点断电。

5.如权利要求3所述的一种适用于水声时分多址网络的时隙动态调整方法，其特征在于，所述步骤3中的有效性判断包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的一种适用于水声时分多址网络的时隙动态调整方法，其特征在于，所述步骤3.1中，获取并更新上一时隙重组控制包中的发送序列号last_tx_seqno包括：

7.如权利要求6所述的一种适用于水声时分多址网络的时隙动态调整方法，其特征在于，所述步骤4中，还包括更新上一时隙重组控制包中的发送序列号last_tx_seqno为当前时隙重组控制包中的发送序列号tx_seqno。

8.如权利要求5所述的一种适用于水声时分多址网络的时隙动态调整方法，其特征在于，，更新时隙重组控制包及本地工作时隙包括：

9.如权利要求1所述的一种适用于水声时分多址网络的时隙动态调整方法，其特征在于，所述步骤1中，生成节点生成时隙重组控制包后，判断本节点是否已分配工作时隙，若是，则在对应的工作时隙通过水声通信发送时隙重组控制包，否则随机退避一定时间后发送时隙重组控制包。

10.如权利要求1或9所述的一种适用于水声时分多址网络的时隙动态调整方法，其特征在于，随机退避时间窗口长度为[0 (tq-td)]的一个随机值，td为网络节点最大传播时延，tq为静默时间。

技术总结
本发明公开了一种适用于水声时分多址网络的时隙动态调整方法，包括：步骤1，其中一节点生成时隙重组控制包并发送；步骤2，节点进入静默状态，若在静默状态下收到时隙重组控制包，则执行步骤3；步骤3，当前时隙重组控制包的有效时执行步骤4；步骤4，更新时隙重组控制包及本地工作时隙，并将时隙重组控制包转发标志置真，执行步骤5；步骤5，节点进入随机退避状态，若在退避过程中收到时隙重组控制包，则转移至步骤3，否则待退避时间结束后，将更新的时隙重组控制包通过水声通信发送，并将该时隙重组控制包的转发标志置假后，返回步骤2。本发明可实现水下节点工作时隙的自适应动态分配。

技术研发人员：朱小辉,温梦华,杜鹏宇,冯玮,时相一
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一五研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29