CN113079092A - 一种水声网络机会路由抑制数据重复转发的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水声网络机会路由抑制数据重复转发的方法，包括以下步骤：S1准确获取传感器节点的跳数信息；S2:获取传感器节点的剩余能量信息；S3:当传感器节点有数据需要传输时，选出若干个邻节点作为中继节点，并建立中继节点的优先级列表，同时为每个中继节点设置一个定时器，且当定时器过期时，中继节点开始转发数据；S4:若某个中继节点成功转发了数据包之后，作为原发送端的传感器节点通过信息交互方式通知其他中继节点取消对该数据包的转发。本发明有效抑制了数据包的重复转发，提高了网络的带宽和能量效率，进而提高了水声网络的路由效率，提升了水声网络的整体性能。

Description

一种水声网络机会路由抑制数据重复转发的方法

技术领域

本发明涉及一种水声网络机会路由抑制数据重复转发的方法，属于水声网络数据传输领域。

背景技术

由于高动态的水下环境，以及水声链路的非稳定、非对称性，水声网络中丢包现象较为严重，影响了路由算法的可靠性，因此采用机会路由方法以增加传输的可靠性。

基于跳数的机会路由协议，这里跳数是指传感器节点到sink（浮标）节点的跳数。在节点的跳数信息准确前提下，基于跳数的机会路由能有效解决水声网络中常见的空洞问题；同时机会路由又能提高路由的可靠性，因此本发明是基于跳数的水声网络机会路由算法。

但机会路由选出的中继节点列表中可能存在互为隐藏终端的节点，当某个中继节点成功转发数据包后，该中继节点的隐藏终端由于无法得知，因此会继续重复转发数据包，进而造成带宽和能量的浪费。而目前水声网络的机会路由协议中，还没有抑制作为隐藏终端的中继节点重复转发数据的方法。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种水声网络机会路由抑制数据重复转发的方法，提高水声网络的能量效率和生命期。

本发明中主要采用的技术方案为：

一种水声网络机会路由抑制数据重复转发的方法，具体步骤如下：

S1：以传感器节点到sink节点的跳数计，由sink节点以一定周期发起距离矢量的更新，而其他传感器节点则通过信道接入和信道传输更新自身的距离矢量；

S2：每个传感器节点在信道侦听和信道接入过程中，将传感器节点剩余能量信息放置在控制报文中，使得每个节点可以获取周围邻节点的剩余能量信息；

S3：当传感器节点有数据需要传输时，选出若干个邻节点作为中继节点，根据邻节点的剩余能量信息按由多到少的顺序排列行优先级排队，建立中继节点的优先级列表，同时为每个中继节点设置一个定时器，且当定时器达到定时时间后，则该中继节点开始转发数据；

S4：若某个中继节点成功转发了数据包之后，作为原发送端的传感器节点通过信息交互方式通知其他中继节点取消对该数据包的转发，否则，其他中继节点根据定时器的设定依次转发数据。

优选地，所述S1中的周期的确定方法如下：根据网络节点密度、业务载荷以及洋流运动状况，采用强化学习来寻找距离矢量更新最优的时间间隔，即更新周期。

优选地，所述S3的具体步骤如下：

S3-1：选择比当前传感器节点距离sink节点的跳数少一的邻节点作为中继节点；

S3-2：在邻节点距离sink节点跳数相同的情况下，根据邻节点的剩余能量由多到少进行优先级排队，建立中继节点的优先级列表；

S3-3：根据优先级列表为每个中继节点设置一个定时器，且某个中继节点定时器一旦超时，则中继节点开始转发数据。

有益效果：本发明提供一种水声网络机会路由抑制数据重复转发的方法，有效抑制了数据包的重复转发，提高了网络的带宽和能量效率，进而提高了水声网络的路由效率，提升了水声网络的整体性能。

附图说明

图1是本发明的水声传感网络路由算法示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例1

一种水声网络机会路由抑制数据重复转发的方法，具体构建步骤如下：

S1: 以传感器节点到sink节点的跳数计，由sink节点以一定周期发起距离矢量的更新，而其他传感器节点则通过信道接入和信道传输更新自身的距离矢量；

由于周期太长的话，考虑到海洋环境的动态性，可能使得节点距离sink节点的跳数信息不准确；而周期太短的话，会造成以泛洪模式的信息内爆，浪费带宽和能量。因此，本发明中，根据网络节点密度、业务载荷以及洋流运动状况，采用强化学习来寻找距离矢量更新最优的时间间隔。

S2: 在传感器节点信道侦听和信道接入过程中，将传感器节点剩余能量信息放置在控制报文（控制包/数据包）中，使得每个节点可以获取周围邻节点的剩余能量信息。

S3:当传感器节点有数据需要传输时，选出若干个邻节点作为中继节点，具体方法如下：

S3-1：选择比当前传感器节点距离sink节点的跳数少一的邻节点作为中继节点，确保是基于跳数来寻找路由的，能有效解决水声网络中常见的空洞问题；

S3-2：在邻节点距离sink节点跳数相同的情况下，根据邻节点的剩余能量由多到少的顺序进行优先级排队，建立中继节点的优先级列表；

S3-3：根据优先级列表为每个中继节点设置一个定时器，且某个中继节点定时器一旦超时，则中继节点开始转发数据。本发明中，每个中继节点的定时器长短不一样，要保证后一个中继节点有足够的时间能判断前一个中继节点是否已成功接收到数据包。（当然，如果后一个中继节点与前一个中继节点是互为隐藏终端，那么即使前一个中继节点成功接收到数据包并转发了，后一个中继节点也是无法知道的，因为是互为隐藏终端。

图1中节点3的邻节点中只有节点4和节点9到sink的跳数比节点3少，因此选节点4和节点6、7、9可作为中继节点，因为到sink节点的跳数都是5跳；再根据这三个节点的剩余能量信息，比如按从多到少的顺序依次为7-9-6，则节点3的中继节点的优先级顺序为节点7再节点9，最后节点6。

S4: 若某个中继节点成功转发了数据包之后，作为原发送端的传感器节点通过信息交互方式通知其他中继节点取消对该数据包的转发，避免重复转发，否则，其他中继节点根据定时器的设定依次转发数据。例如，如图1所示，节点7转发数据包成功的话，必须通知节点6和节点9取消重发转发，以免浪费带宽和能量；然后节点6、节点9都是节点7的隐藏终端，无法得知节点7成功转发数据包的消息。采用本发明的方法，数据包被成功转发后，在MAC层有信息交互，因此作为原发送端的节点（如图1中节点3）可以发送一个额外的音频信号，以通知其他中继节点（如图1中节点6和节点9）取消对该数据包的转发。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种水声网络机会路由抑制数据重复转发的方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1：以传感器节点到sink节点的跳数计，由sink节点以一定周期发起距离矢量的更新，而其他传感器节点则通过信道接入和信道传输更新自身的距离矢量；

S2：每个传感器节点在信道侦听和信道接入过程中，将传感器节点剩余能量信息放置在控制报文中，使得每个节点可以获取周围邻节点的剩余能量信息；

S3：当传感器节点有数据需要传输时，选出若干个邻节点作为中继节点，根据邻节点的剩余能量信息按由多到少的顺序排列行优先级排队，建立中继节点的优先级列表，同时为每个中继节点设置一个定时器，且当定时器达到定时时间后，则该中继节点开始转发数据；

S4：若某个中继节点成功转发了数据包之后，作为原发送端的传感器节点通过信息交互方式通知其他中继节点取消对该数据包的转发，否则，其他中继节点根据定时器的设定依次转发数据。

2.根据权利要求1所述的一种水声网络机会路由抑制数据重复转发的方法，其特征在于，所述S1中的周期的确定方法如下：根据网络节点密度、业务载荷以及洋流运动状况，采用强化学习来寻找距离矢量更新最优的时间间隔，即更新周期。

3.根据权利要求1所述的一种水声网络机会路由抑制数据重复转发的方法，其特征在于，所述S3的具体步骤如下：

S3-1：选择比当前传感器节点距离sink节点的跳数少一的邻节点作为中继节点；

S3-2：在邻节点距离sink节点跳数相同的情况下，根据邻节点的剩余能量由多到少进行优先级排队，建立中继节点的优先级列表；

S3-3：根据优先级列表为每个中继节点设置一个定时器，且某个中继节点定时器一旦超时，则中继节点开始转发数据。

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