[发明专利]一种水下传感器网络架构

说明书

本发明涉及一种水下传感器网络架构，该网络架构包括：应用层、传输层、网络层、MAC层和物理层；所述网络层包括：路由表；所述物理层包括：水声信道。本发明通过构建了一个水下传感器网络架构，兼顾了水下传感器网络研究的发展和实际应用的需求，其可扩展性和灵活性能够适应水下应用的快速发展和底层物理设备的更新换代。

技术领域

本发明涉及水下传感器网络技术领域，尤其涉及一种水下传感器网络架构。

背景技术

水下传感器网络(UWSN)与地面传感器网络之间的差异之一是通讯方式。声学通信被认为是UWSN最实用的方法。水声信道通常具有高衰减，长传播延迟，高误码率和低可用带宽的特点。由于这些特点，一部分在地面传感器网络中被广泛接受的假设在UWSN中并不适用，现有的地面网络协议也不能直接采用。过去几年来，学术界和工业界对UWSN的兴趣日益增长。许多应用、网络协议、设备纷纷浮现。可是上述大多数设计都是基于特定应用的，他们之间通常缺乏兼容性。并且，由于资源有限，大部分UWSN相关研究的测试平台仍限于计算机的仿真模拟。这样，因为不同的假设基础和平台差异，很难对基于同一问题的不同解决方案类进行比较。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明实施例提供了一种水下传感器网络架构，包括：

传输层，用于对用户输入的数据进行处理，得到多个数据分组，并根据所述网络层中预存储的路由表选取传输路径，根据所述传输路径将所述数据分组均发送到所述网络层的管理队列；

网络层，用于根据队列管理机制从所述管理队列中获取所述数据分组后，将所述数据分组发送到所述MAC层的等待队列；

MAC层，用于获取所述水声信道的信道条件，当所述水声信道空闲时，从所述等待队列中获取所述数据分组，并通过所述水声信道向接收方发送所述数据分组。

进一步，所述网络层还包括：路由更新模块，用于根据通过所述传输路径传输前的数据分组与通过所述传输路径传输后的数据分组确定所述传输路径的路由信息；通过所述路由信息对所述预存储的路由表进行更新。

进一步，该还包括：垂直层，所述垂直层与应用层、传输层、网络层、MAC层和物理层均分别连接，用于存储所述用户输入的数据、接收所述用户输入的数据时的延迟、接收所述用户输入的数据时的丢包率、根据所述传输路径将所述数据分组均发送到管理队列时的包传输错误率、水声信道的信道条件、发送功率和信道分配方式；

所述网络层中还包括：定位服务表；所述MAC层，还用于获取所述水声信道中各传输节点的位置信息，并发送到所述网络层；

所述网络层对预存储的传输节点的定位服务表进行更新；

所述传输层，具体用于，根据所述定位服务表中各传输节点的位置信息和所述预存储的路由表选取最优传输路径。

进一步，所述MAC层，具体用于，当所述MAC层的等待队列接收到数据分组时，获取所述水声信道条件；判断所述水声信道是否空闲，是则，通过所述水声信道向接收方发送数据分组，并等待接收方反馈的ACK，当接收到反馈的ACK时，判断所述ACK是否对应所述数据分组，如果是，数据发送成功，将所述数据分组从所述等待队列删除，如果否，重新发送所述数据分组；否则，判断所述数据分组的发送次数是否等于预设的最大重传次数，如果是，放弃发送所述数据分组，将所述数据分组从所述等待队列删除，如果否，利用退避算法重新发送所述数据分组，并将所述数据分组的发送次数和利用退避算法重新发送所述数据分组的退避时间存储在所述垂直层中。

进一步，所述物理层还包括：泊松流量生成器，用于生成一组指数分布数字，将所述指数分布数字作为通过所述水声信道向接收方发送所述数据分组的间隔时间；

所述指数分布数字为：