CN116112097A - 一种水声通信方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

一种水声通信方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN116112097A
CN116112097A CN202211437018.9A CN202211437018A CN116112097A CN 116112097 A CN116112097 A CN 116112097A CN 202211437018 A CN202211437018 A CN 202211437018A CN 116112097 A CN116112097 A CN 116112097A
Authority
CN
China
Prior art keywords
data
channel
quality estimation
transmission request
node
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211437018.9A
Other languages
English (en)
Inventor
宋姗姗
郭佳妮
王乂冉
许苍竹
刘军
崔军红
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN202211437018.9A priority Critical patent/CN116112097A/zh
Publication of CN116112097A publication Critical patent/CN116112097A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B13/00—Transmission systems characterised by the medium used for transmission, not provided for in groups H04B3/00 - H04B11/00
    • H04B13/02—Transmission systems in which the medium consists of the earth or a large mass of water thereon, e.g. earth telegraphy
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/0001—Arrangements for dividing the transmission path
    • H04L5/0003—Two-dimensional division
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0058—Allocation criteria
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/0091—Signaling for the administration of the divided path
    • H04L5/0092—Indication of how the channel is divided
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本申请公开了一种水声通信方法、装置、设备及存储介质，涉及通信技术领域，该方法包括：获取发送节点通过控制信道广播的传输请求报文；基于传输请求报文对可用数据信道进行质量估计，基于质量估计结果筛选目标数据信道以确定包含目标数据信道序号的数据传输方案，然后基于本地的待处理数据队列长度执行退避操作；若退避操作被顺利执行完毕则通过控制信道向发送节点发送包含数据传输方案的回复报文；若回复报文为发送节点首个接收到的与传输请求报文对应的回复报文则获取发送节点通过目标数据信道发送的待中继数据包。本申请提高了信道利用率并通过筛选目标数据信道提高了用于进行数据中继的数据信道的信道质量，解决下一跳未知所产生的数据冲突。

Description

一种水声通信方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种水声通信方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
现有基于地理路由协议感知的MAC(Medium Access Control，即媒体访问控制)协议被成为GOAL-MAC。它集成了基于请求应答模式的自适应系统、地理网络载体感知，以及隐式ACK(Acknowledge character，即确认字符)等技术。地理路由协议不需要专门的路由发现过程，而是基于节点的位置转发报文，并且通常基于广播发送数据，选择多个节点作为下一跳的可能性很大，如果所有这些下一跳候选节点都中继数据包，将会导致严重的数据冲突。而现有的媒体访问控制协议大多基于下一跳节点已知的情况下进行设计，并不适用于下一跳未知的地理路由协议。
GOAL-MAC协议通过自适应握手将邻居节点的发送数据的时间映射到自身时间轴上，通过时间调度避免节点冲突。然而，在大规模、长距离水声通信网络中，传播延迟增加，导致节点间差异性变小，回退时间差距变小，握手控制包冲突增大，网络性能下降。此外，GOAL-MAC的时间调度为了避免数据冲突，时间映射较为极端，增加了较长的保护延迟，从而增加了节点在通信过程中的排队延迟。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水声通信方法、装置、设备及存储介质，能够将控制信道和数据信道分开，提高信道利用率，并且在进行下一跳选择时，考虑了信道质量和本地的待处理数据队列长度，解决了由于下一跳未知所产生的数据冲突，从而进一步提升了网络性能。其具体方案如下：
第一方面，本申请提供了一种水声通信方法，应用于接收节点，包括：
获取发送节点通过控制信道广播的传输请求报文；所述传输请求报文中包含所述发送节点的可用数据信道序号以及信道质量估计参数；
基于所述信道质量估计参数对与所述可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计，以得到相应的信道质量估计结果；
基于所述信道质量估计结果从与所述可用数据信道序号对应的数据信道中筛选出目标数据信道，以确定包含所述目标数据信道的信道序号的数据传输方案，然后基于本地的待处理数据队列长度执行退避操作；
若所述退避操作被顺利执行完毕，则通过所述控制信道向所述发送节点发送包含所述数据传输方案的回复报文；
若所述回复报文为所述发送节点首个接收到的与所述传输请求报文对应的回复报文，则获取所述发送节点通过所述目标数据信道发送的待中继数据包并进行数据中继。
可选的，所述获取发送节点通过控制信道广播的传输请求报文之后，还包括：
根据预设数据转发权限判断规则确定自身是否具备转发所述待中继数据包的权限；
若具备转发所述待中继数据包的权限，则允许触发信道质量估计操作，以基于所述信道质量估计参数对与所述可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计；
若不具备转发所述待中继数据包的权限，则禁止触发所述信道质量估计操作。
可选的，所述获取发送节点通过控制信道广播的传输请求报文，包括：
获取发送节点基于自身当前的可用数据信道序号和当前采集到的信道质量估计参数生成的并通过控制信道广播的传输请求报文；所述信道质量估计参数包括所述发送节点探测到的当前水下环境信息、节点位置信息以及所述待中继数据包的数据大小。
可选的，所述基于本地的待处理数据队列长度执行退避操作，包括：
利用本地探测到的当前水下环境噪声、信号发射功率以及信号传播损失，确定本地的信噪比；
基于本地的待处理数据队列长度以及本地的所述信噪比确定出退避计时器的计时时长；
启动所述退避计时器以执行退避操作，并判断在所述计时时长内是否监听到其他接收节点发送的与所述传输请求报文对应的回复报文，若监听到，则终止所述退避操作。
可选的，所述若监听到，则终止所述退避操作之后，还包括：
将监听到的回复报文中由所述其他接收节点分配给所述发送节点的数据信道标记为不可用状态。
可选的，所述获取所述发送节点通过所述目标数据信道发送的待中继数据包之后，还包括：
生成用于表征已接收到所述待中继数据包的标志信息，并将所述目标数据信道标记为可用状态；
创建包含所述标志信息、自身当前的可用数据信道序号以及当前采集到的信道质量估计参数的新的传输请求报文，并通过所述控制信道广播所述新的传输请求报文，以便基于所述新的传输请求报文进行下一跳的数据中继。
第二方面，本申请提供了一种水声通信方法，应用于发送节点，包括：
生成包含自身可用数据信道序号和信道质量估计参数的传输请求报文；
通过控制信道广播所述传输请求报文，以便接收节点在接收到所述传输请求报文后，基于所述信道质量估计参数对与所述可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计，并基于信道质量估计结果从与所述可用数据信道序号对应的数据信道中筛选出目标数据信道，以确定包含所述目标数据信道的信道序号的数据传输方案，然后基于本地的待处理数据队列长度执行退避操作；
获取每个所述接收节点在自身的所述退避操作被顺利执行完毕后通过所述控制信道发送的包含各自所述数据传输方案的回复报文；
从接收到的所有回复报文中确定出首个接收到的回复报文，以得到目标回复报文，并通过所述目标回复报文中记录的所述目标数据信道，向与所述目标回复报文对应的目标接收节点发送待中继数据包，以便所述目标接收节点对所述待中继数据包进行中继。
第三方面，本申请提供了一种水声通信装置，应用于接收节点，包括：
报文获取模块，用于获取发送节点通过控制信道广播的传输请求报文；所述传输请求报文中包含所述发送节点的可用数据信道序号以及信道质量估计参数；
信道质量估计模块，用于基于所述信道质量估计参数对与所述可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计，以得到相应的信道质量估计结果；
信道筛选模块，用于基于所述信道质量估计结果从与所述可用数据信道序号对应的数据信道中筛选出目标数据信道，以确定包含所述目标数据信道的信道序号的数据传输方案，然后基于本地的待处理数据队列长度执行退避操作；
报文发送模块，用于当所述退避操作被顺利执行完毕，则通过所述控制信道向所述发送节点发送包含所述数据传输方案的回复报文；
数据中继模块，用于当所述回复报文为所述发送节点首个接收到的与所述传输请求报文对应的回复报文，则获取所述发送节点通过所述目标数据信道发送的待中继数据包并进行数据中继。
第四方面，本申请提供了一种水声通信装置，应用于发送节点，包括：
报文生成模块，用于生成包含自身可用数据信道序号和信道质量估计参数的传输请求报文；
报文广播模块，用于通过控制信道广播所述传输请求报文，以便接收节点在接收到所述传输请求报文后，基于所述信道质量估计参数对与所述可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计，并基于信道质量估计结果从与所述可用数据信道序号对应的数据信道中筛选出目标数据信道，以确定包含所述目标数据信道的信道序号的数据传输方案，然后基于本地的待处理数据队列长度执行退避操作；
报文获取模块，用于获取每个所述接收节点在自身的所述退避操作被顺利执行完毕后通过所述控制信道发送的包含各自所述数据传输方案的回复报文；
数据包发送模块，用于从接收到的所有回复报文中确定出首个接收到的回复报文，以得到目标回复报文，并通过所述目标回复报文中记录的所述目标数据信道，向与所述目标回复报文对应的目标接收节点发送待中继数据包，以便所述目标接收节点对所述待中继数据包进行中继。
第五方面，本申请提供了一种电子设备，包括：
存储器，用于保存计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现前述的水声通信方法。
第六方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，用于保存计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的水声通信方法。
本申请中，获取发送节点通过控制信道广播的传输请求报文；所述传输请求报文中包含所述发送节点的可用数据信道序号以及信道质量估计参数；基于所述信道质量估计参数对与所述可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计，以得到相应的信道质量估计结果；基于所述信道质量估计结果从与所述可用数据信道序号对应的数据信道中筛选出目标数据信道，以确定包含所述目标数据信道的信道序号的数据传输方案，然后基于本地的待处理数据队列长度执行退避操作；若所述退避操作被顺利执行完毕，则通过所述控制信道向所述发送节点发送包含所述数据传输方案的回复报文；若所述回复报文为所述发送节点首个接收到的与所述传输请求报文对应的回复报文，则获取所述发送节点通过所述目标数据信道发送的待中继数据包并进行数据中继。由此可见，本申请通过将信道分为控制信道和数据信道，利用控制信道传输控制包以及利用数据信道传输数据包，并通过使用发送节点的可用数据信道，从而减少了时间调度过程中由于传统握手所带来的的退避延迟，提高了数据并发性和信道利用率。此外，本申请在进行目标数据信道筛选的过程中考虑了信道质量，进一步提高了用于进行数据中继的数据信道的信道质量，然后利用本地的待处理数据队列长度对原有的退避操作进行了改进，避免了由于接收节点的等待队列中存在大量的待处理数据所引起的网络拥塞的问题，以及缓解了只考虑当前节点位置时所导致的多个发送节点选择同一个接收节点进行数据中继的问题，并且本申请中发送节点通过将首个接收到的与传输请求报文对应的回复报文的发送方确定为下一跳，解决了由于下一跳未知所产生的数据冲突，进一步提升了网络性能，实现了更高效的水声通信。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请公开的一种水声通信方法流程图；
图2为本申请公开的一种信道分配示意图；
图3为本申请公开的一种具体的水声通信方法流程图；
图4为本申请公开的一种退避操作示意图；
图5为本申请公开的一种水声通信方法流程图；
图6为本申请公开的一种水声通信流程图；
图7为本申请公开的一种水声通信装置结构示意图；
图8为本申请公开的一种水声通信装置结构示意图；
图9为本申请公开的一种电子设备结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
现有技术中，地理路由协议是基于节点的位置转发报文，并且通常基于广播发送数据，选择多个节点作为下一跳的可能性很大，如果所有这些下一跳候选节点都中继数据包，将会导致严重的数据冲突。而现有的媒体访问控制协议大多基于下一跳节点已知的情况下进行设计，并不适用于下一跳未知的地理路由协议。为此，本申请提供了一种水声通信方法，能够将控制信道和数据信道分开，提高信道利用率，并且在进行下一跳选择时，考虑了信道质量和本地的待处理数据队列长度，对原有的退避方案进行了改进，解决了由于下一跳未知所产生的数据冲突，从而进一步提升了网络性能。
参见图1所示，本发明实施例公开了一种水声通信方法，应用于接收节点，包括：
步骤S11、获取发送节点通过控制信道广播的传输请求报文；所述传输请求报文中包含所述发送节点的可用数据信道序号以及信道质量估计参数。
本实施例中，首先将信道分为一个控制信道和多个数据信道，如图2所示，其中控制信道用于传输控制包，数据信道用于传输数据包，这样一来，提高了数据并发性和信道利用率。进一步的，发送节点通过感知其邻居节点已占用的数据信道，以及记录这些不可用数据信道的序列号，以得到发送节点当前的可用数据信道序号，并利用水下传感器采集发送节点当前的信道质量估计参数，然后生成了包含自身当前的可用数据信道序号和当前采集到的信道质量估计参数的传输请求报文，并通过控制信道广播上述传输请求报文，其中，发送节点可以是首次的发送节点，也可以是完成数据中继的接收节点；上述信道质量估计参数包括所述发送节点探测到的当前水下环境信息、节点位置信息以及所述待中继数据包的数据大小。这样一来，通过标记可用数据信道，避免了后续在进行数据中继的过程中选中不可用数据信道所引起的网络拥塞的问题。
本实施例中，所述获取发送节点通过控制信道广播的传输请求报文之后，还可以包括根据预设数据转发权限判断规则确定自身是否具备转发所述待中继数据包的权限；若具备转发所述待中继数据包的权限，则允许触发信道质量估计操作，以基于所述信道质量估计参数对与所述可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计；若不具备转发所述待中继数据包的权限，则禁止触发所述信道质量估计操作。可以理解的是，在地理路由协议中，当前发送节点的所有邻居节点都有可能成为下一跳节点，当某个邻居节点接收到一个传输请求报文时，首先根据预设数据转发权限判断规则判断自己是否有权限转发待中继数据包。此时，一种情况是不需要考虑传输请求报文中携带的信息，根据路由策略判断自己是否有资格转发待中继数据包，如果有转发资格，则从传输请求报文中获取当前发送节点的可用数据信道序号和信道质量估计参数；如果没有转发资格，则禁止解析传输请求报文。另一种情况是需要利用获取到的传输请求报文中的信道质量估计参数，例如，通过对信道质量估计参数中待中继数据包的数据大小进行判断，确定自身是否有足够的存储空间保存待中继数据包，如果是，则具备转发待中继数据包的权限，并允许触发信道质量估计操作，以基于上述信道质量估计参数对与传输请求报文中可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计；如果否，则不具备转发待中继数据包的权限，并禁止触发上述信道质量估计操作。
步骤S12、基于所述信道质量估计参数对与所述可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计，以得到相应的信道质量估计结果。
本实施例中，在获取到传输请求报文中的可用数据信道序号和信道质量估计参数后，基于射线理论模型对与可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计，以得到每个可用数据信道对应的信道质量。需要说明的是，此时的信道质量不仅要考虑到发送节点探测到的当前水下环境信息、节点位置信息以及待中继数据包的数据大小等，还要考虑到接收节点采集到的当前水下环境噪声、信号发射功率等。其中，本申请使用射线理论模拟声线传播，小振幅声波的三维波动方程为：
Figure BDA0003946900120000081
其中，c表示声速，ψ表示声压，
Figure BDA0003946900120000082
作为拉普拉斯算子计算如下：
Figure BDA0003946900120000083
考虑简谐过程，波动方程可转化为Helmholtz方程：
Figure BDA0003946900120000084
其中，n代表折射率，k0＝ω/c0代表波数，ω表示角速度。
在射线理论中，波动方程的解可以表示为如下形式：
Figure BDA0003946900120000085
其中，A(x，y，z)代表振幅函数，s(x，y，z)代表相位函数。将上式代入Helmholtz方程，并分离实部和虚部，可以得到确定声线轨迹的程函方程以及确定声线强度的强度方程：
Figure BDA0003946900120000086
Figure BDA0003946900120000087
基于声压结果预测传播损失为：TL＝10lg|ψ2|；
最终，推测信噪比为：
Figure BDA0003946900120000088
其中，Ps表示发射功率，N(f)表示环境噪声，f表示发射频率。水下节点通常会携带各种传感器，如CTD(Conductivity-Temperature-Depth，即海洋温盐深)传感器、TD(Temperature-Depth，即温深)传感器和洋流计。这些传感器可以提供海洋环境信息以及确定信噪比所需的各种参数信息，例如，CTD传感器可实时连续测量海洋环境的温度、电导率、压力、盐度、深度、密度、声速等参数。基于采集到的当前水下环境信息、节点位置信息以及计算出的信噪比，利用传播模型可以估计出每个可用数据信道的信道质量。
步骤S13、基于所述信道质量估计结果从与所述可用数据信道序号对应的数据信道中筛选出目标数据信道，以确定包含所述目标数据信道的信道序号的数据传输方案，然后基于本地的待处理数据队列长度执行退避操作。
本实施例中，在估计出每个可用数据信道对应的信道质量后，从中筛选出目标数据信道，并确定出包含目标数据信道的信道序号的数据传输方案，这样一来，通过目标数据信道的筛选，提高了用于进行数据中继的数据信道的信道质量。在确定数据传输方案后，潜在的中继节点开始退避。需要说明的是，一般情况下，地理路由协议的自适应回退方案只关注地理位置和能源消耗，这可能会导致MAC协议中的控制报文因为距离信息相似而发生冲突。而在本申请的退避机制中，除了考虑路由原本的自适应方案外，还考虑了节点公平性和通信条件，如果一个接收节点的等待队列中存在大量的待处理数据，当待中继数据包进入该接收节点后容易造成网络拥塞，因此该接收节点不适合作为下一跳。这样一来，通过从可用数据信道中筛选出目标数据信道，不仅可以提高用于进行数据中继的数据信道的信道质量，而且可以实现数据信道的预留和分配，提高了数据中继的性能，并且通过基于本地的待处理数据队列长度执行退避操作，避免了由于接收节点的等待队列中存在大量的待处理数据所引起的网络拥塞的问题。
步骤S14、若所述退避操作被顺利执行完毕，则通过所述控制信道向所述发送节点发送包含所述数据传输方案的回复报文。
本实施例中，当退避计时器停止时，接收节点通过控制信道向发送节点发送包含数据传输方案的回复报文。需要说明的是，在这个过程中，可能存在某个接收节点在监听到其他接收节点发送的与传输请求报文对应的回复报文前，也完成了退避操作，故也会向发送节点发送与传输请求报文对应的回复报文，此时发送节点可能同时或在极短时间内接收到多个接收节点发送的包含各自的数据传输方案的回复报文。
步骤S15、若所述回复报文为所述发送节点首个接收到的与所述传输请求报文对应的回复报文，则获取所述发送节点通过所述目标数据信道发送的待中继数据包并进行数据中继。
本实施例中，当发送节点接收到多个与传输请求报文对应的回复报文后，将首个接收到的与传输请求报文对应的回复报文的发送方确定为下一个接收节点，解决了由于下一跳未知所产生的数据冲突，进一步提升了网络性能。然后发送节点通过数据传输方案中的目标数据信道发送待中继数据包，同时，接收节点获取到该待中继数据包并对该待中继数据包进行数据中继。
本实施例中，所述获取所述发送节点通过所述目标数据信道发送的待中继数据包之后，还可以包括生成用于表征已接收到所述待中继数据包的标志信息，并将所述目标数据信道标记为可用状态；创建包含所述标志信息、自身当前的可用数据信道序号以及当前采集到的信道质量估计参数的新的传输请求报文，并通过所述控制信道广播所述新的传输请求报文，以便基于所述新的传输请求报文进行下一跳的数据中继。需要说明的是，接收节点在完成数据中继后，需要向发送节点进行确认，使发送节点确认自身的待中继数据包已被成功接收。一般情况下，接收节点需要发送ACK报文确认接收到数据，其中，ACK即是确认字符，在数据通信中，接收站发给发送站的一种传输类控制字符，表示发来的数据已确认接收无误。而为了减少控制报文的冲突，本申请采用了隐式确认方案。进一步的，接收节点在接收到来自发送节点的待中继数据包并进行数据中继后，将目标数据信道标记为可用状态，并通过控制信道广播一个新的传输请求报文。其中，新的传输请求报文中包含了用于表征已接收到所述待中继数据包的标志信息，自身当前的可用数据信道序号以及当前采集到的信道质量估计参数。当发送节点监听到新的传输请求报文后，即可确认自身的待中继数据包已被成功接收。接收节点的其他邻居节点监听到新的传输请求报文后，则表示接收节点与发送节点之间的目标数据信道可以被释放。但对于数据中继过程中最终的目的节点仍然采用显示ACK报文进行回复确认。需要说明的是，此时的接收节点即为新的发送节点，新的发送节点对应的下一个接收节点在监听到新的传输请求报文后，会基于新的传输请求报文进行下一跳的数据中继。这样一来，通过利用广播新的传输请求报文使得发送节点确认自身的待中继数据包已被成功接收，减少了采用ACK确认报文所带来的容易造成控制报文冲突的问题。
由此可见，本申请通过将信道分为控制信道和数据信道，利用控制信道传输控制包以及利用数据信道传输数据包，并通过使用发送节点的可用数据信道，从而减少了时间调度过程中由于传统握手所带来的的退避延迟，提高了数据并发性和信道利用率。此外，本申请在进行目标数据信道筛选的过程中考虑了信道质量，进一步提高了用于进行数据中继的数据信道的信道质量，然后利用本地的待处理数据队列长度对原有的退避操作进行了改进，避免了由于接收节点的等待队列中存在大量的待处理数据所引起的网络拥塞的问题，以及缓解了只考虑当前节点位置时所导致的多个发送节点选择同一个接收节点进行数据中继的问题，并且本申请中发送节点通过将首个接收到的与传输请求报文对应的回复报文的发送方确定为下一跳，解决了由于下一跳未知所产生的数据冲突，进一步提升了网络性能，实现了更高效的水声通信。
基于前一实施例可知，本申请避免了只利用当前节点位置进行退避操作，对原有的退避方案进行了改进，为此，本申请接下来对如何基于本地的待处理数据队列长度执行退避操作做了详细描述，参见图3所示，本发明实施例公开了一种退避操作执行过程，应用于接收节点，包括：
步骤S21、利用本地探测到的当前水下环境噪声、信号发射功率以及信号传播损失，确定本地的信噪比。
本实施例中，接收节点在计算本地的信噪比时，需要先采集到本地的当前水下环境噪声、信号发射功率以及信号传播损失，信噪比的计算公式如下：
Figure BDA0003946900120000111
其中，Ps表示信号发射功率，N(f)表示当前水下环境噪声，f表示信号发射频率，TL表示信号传播损失。需要说明的是，该信号传播损失与信道质量估计操作中的信号传播损失计算公式虽然相同，但该信号传播损失更多考虑的是接收节点周围的水下环境信息和位置信息，信道质量估计操作中的信号传播损失不仅需要考虑接收节点周围的水下环境信息和位置信息，还需要考虑发送节点周围的水下环境信息和位置信息。
步骤S22、基于本地的待处理数据队列长度以及本地的所述信噪比确定出退避计时器的计时时长。
本实施例中，在得到本地的信噪比之后，基于本地的待处理数据队列长度以及本地的信噪比确定出退避计时器的计时时长，退避时长计算公式如下：
Figure BDA0003946900120000121
其中，lq表示本地的待处理数据队列长度，SNR表示本地的信噪比，T0表示传统路由协议中的原退避时长。可以理解的是，本地的待处理数据队列长度越长，退避计时器的计时时长就越长，因此，如果一个接收节点的等待队列中存在大量的待处理数据，则待中继数据包进来之后更容易造成网络堵塞，也表明该接收节点不适合作为下一跳。如果只考虑当前节点位置，由于距离信息相似容易造成多个发送节点选择同一个接收节点进行数据中继，进而造成数据冲突的问题，而通过基于本地的待处理数据队列长度以及本地的信噪比确定出退避计时器的计时时长，对原有的退避算法进行了改进，可以进一步放大节点之间的差异，避免网络堵塞的问题。
步骤S23、启动所述退避计时器以执行退避操作，并判断在所述计时时长内是否监听到其他接收节点发送的与传输请求报文对应的回复报文，若监听到，则终止所述退避操作。
本实施例中，判断在执行退避操作的过程中是否监听到其他接收节点发送给发送节点的与传输请求报文对应的回复报文，若没有监听到，则在退避计时器停止时，向发送节点发送与传输请求报文对应的回复报文；若监听到，则表明网路中存在比自己更优的接收节点，即目标数据信道的信道质量可能更好或本地的待处理数据队列长度可能更短，然后终止退避操作。如图4所示，发送节点A发送传输请求报文RTS(Require To Send，即请求发送)后，接收节点C和接收节点D均基于信道预测模型选择信道质量最优的数据信道作为自己的数据传输方案，然后开始执行退避操作。若在退避过程中，接收节点C先完成退避操作，会向发送节点A发送与传输请求报文对应的回复报文，接收节点D在监听到接收节点C发送的回复报文后，则终止退避操作。
步骤S24、将监听到的回复报文中由所述其他接收节点分配给发送节点的数据信道标记为不可用状态。
本实施例中，在终止退避操作后，为了避免干扰其他接收节点的数据接收，暂时将监听到的回复报文中由其他接收节点分配给发送节点的数据信道标记为不可用状态。如果不标记为不可用状态，则可能存在其他发送节点在同一时刻也通过该数据信道进行数据传输，进而导致数据冲突的问题。例如，接收节点C最先结束退避操作，然后向发送节点A发送了一个包含数据传输方案的回复报文。当接收节点D监听到这个回复报文时，则终止退避操作。而接收节点C的其他邻居节点监听到该回复报文后，暂时将接收节点C分配给发送节点A的数据信道标记为不可用状态。
由此可见，本申请通过基于本地的待处理数据队列长度以及本地的信噪比确定出退避计时器的计时时长，避免了由于接收节点的等待队列中存在大量的待处理数据所引起的网络拥塞的问题，以及缓解了只考虑当前节点位置时所导致的多个发送节点选择同一个接收节点进行数据中继的问题，并且，本申请通过将监听到的回复报文中由其他接收节点分配给发送节点的数据信道标记为不可用状态，可以避免干扰其他接收节点的数据接收，进一步提升了网络性能，实现了更高效的水声通信。
参见图5所示，本发明实施例公开了一种水声通信方法，应用于发送节点，包括：
步骤S31、生成包含自身可用数据信道序号和信道质量估计参数的传输请求报文。
步骤S32、通过控制信道广播所述传输请求报文，以便接收节点在接收到所述传输请求报文后，基于所述信道质量估计参数对与所述可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计，并基于信道质量估计结果从与所述可用数据信道序号对应的数据信道中筛选出目标数据信道，以确定包含所述目标数据信道的信道序号的数据传输方案，然后基于本地的待处理数据队列长度执行退避操作。
步骤S33、获取每个所述接收节点在自身的所述退避操作被顺利执行完毕后通过所述控制信道发送的包含各自所述数据传输方案的回复报文。
步骤S34、从接收到的所有回复报文中确定出首个接收到的回复报文，以得到目标回复报文，并通过所述目标回复报文中记录的所述目标数据信道，向与所述目标回复报文对应的目标接收节点发送待中继数据包，以便所述目标接收节点对所述待中继数据包进行中继。
本实施例中，如图6所示，发送节点通过控制信道广播包含自身的可用数据信道序号以及信道质量估计参数的传输请求报文RTS。接收节点1、接收节点2和接收节点3均可以获取到传输请求报文RTS，然后根据预先设定的数据转发权限判断规则判断自身是否具备转发待中继数据包的权限，其中，接收节点2不具备转发待中继数据包的权限，则禁止触发信道质量估计操作；接收节点1和接收节点3具备转发待中继数据包的权限，则允许触发信道质量估计操作，以基于传输请求报文RTS中的信道质量估计参数对与可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计，得到相应的信道质量估计结果。然后接收节点1和接收节点3基于信道质量估计结果从与可用数据信道序号对应的数据信道中筛选出质量最优的目标数据信道，以确定包含目标数据信道的信道序号的数据传输方案。在确定出数据传输方案之后，接收节点1和接收节点3基于本地的待处理数据队列长度执行退避操作；若接收节点3的退避操作被顺利执行完毕，则通过控制信道向发送节点发送包含数据传输方案的回复报文CTS(Clear To Send，即允许发送)；同时，接收节点1在监听到接收节点3发送的回复报文CTS后，终止退避操作，并将回复报文CTS中接收节点3分配给发送节点的数据信道标记为不可用状态。当接收节点3发送的回复报文CTS为发送节点首个接收到的与传输请求报文对应的回复报文CTS时，则发送节点通过回复报文CTS中的目标数据信道向接收节点3发送待中继数据包DATA，接收节点3在获取到待中继数据包DATA并对待中继数据包DATA进行数据中继后，会生成表征待中继数据包已被成功接收的标志信息，并将目标数据信道标记为可用状态。然后创建一个包含标志信息、自身当前的可用数据信道序号以及当前采集到的信道质量估计参数的新的传输请求报文RTS，并通过控制信道广播新的传输请求报文RTS，以便发送节点在监听到新的传输请求报文RTS后，能够确认自身的待中继数据包已被成功接收，而接收节点3的邻居节点在监听到新的传输请求报文RTS后，能够知道发送节点与接收节点3之间的目标数据信道已经被释放。同时，接收节点3会作为新的发送节点，通过控制信道广播新的传输请求报文RTS，以便基于新的传输请求报文进行下一跳的数据中继。
由此可见，本申请通过将信道分为控制信道和数据信道，利用控制信道传输控制包以及利用数据信道传输数据包，并通过使用发送节点的可用数据信道，从而减少了时间调度过程中由于传统握手所带来的的退避延迟，提高了数据并发性和信道利用率。此外，本申请在进行目标数据信道筛选的过程中考虑了信道质量，进一步提高了用于进行数据中继的数据信道的信道质量，然后利用本地的待处理数据队列长度对原有的退避操作进行了改进，避免了由于接收节点的等待队列中存在大量的待处理数据所引起的网络拥塞的问题，以及缓解了只考虑当前节点位置时所导致的多个发送节点选择同一个接收节点进行数据中继的问题，并且本申请中发送节点通过将首个接收到的与传输请求报文对应的回复报文的发送方确定为下一跳，解决了由于下一跳未知所产生的数据冲突，进一步提升了网络性能，实现了更高效的水声通信。
参见图7所示，本发明实施例公开了一种水声通信装置，应用于接收节点，包括：
报文获取模块11，用于获取发送节点通过控制信道广播的传输请求报文；所述传输请求报文中包含所述发送节点的可用数据信道序号以及信道质量估计参数；
信道质量估计模块12，用于基于所述信道质量估计参数对与所述可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计，以得到相应的信道质量估计结果；
信道筛选模块13，用于基于所述信道质量估计结果从与所述可用数据信道序号对应的数据信道中筛选出目标数据信道，以确定包含所述目标数据信道的信道序号的数据传输方案，然后基于本地的待处理数据队列长度执行退避操作；
报文发送模块14，用于当所述退避操作被顺利执行完毕，则通过所述控制信道向所述发送节点发送包含所述数据传输方案的回复报文；
数据中继模块15，用于当所述回复报文为所述发送节点首个接收到的与所述传输请求报文对应的回复报文，则获取所述发送节点通过所述目标数据信道发送的待中继数据包并进行数据中继。
由此可见，本申请通过将信道分为控制信道和数据信道，利用控制信道传输控制包以及利用数据信道传输数据包，并通过使用发送节点的可用数据信道，从而减少了时间调度过程中由于传统握手所带来的的退避延迟，提高了数据并发性和信道利用率。此外，本申请在进行目标数据信道筛选的过程中考虑了信道质量，进一步提高了用于进行数据中继的数据信道的信道质量，然后利用本地的待处理数据队列长度对原有的退避操作进行了改进，避免了由于接收节点的等待队列中存在大量的待处理数据所引起的网络拥塞的问题，以及缓解了只考虑当前节点位置时所导致的多个发送节点选择同一个接收节点进行数据中继的问题，并且本申请中发送节点通过将首个接收到的与传输请求报文对应的回复报文的发送方确定为下一跳，解决了由于下一跳未知所产生的数据冲突，进一步提升了网络性能，实现了更高效的水声通信。
在一些具体实施例中，所述报文获取模块11之后，还可以包括：
权限判断单元，用于根据预设数据转发权限判断规则确定自身是否具备转发所述待中继数据包的权限；
操作触发单元，用于当具备转发所述待中继数据包的权限，则允许触发信道质量估计操作，以基于所述信道质量估计参数对与所述可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计；
操作禁止单元，用于当不具备转发所述待中继数据包的权限，则禁止触发所述信道质量估计操作。
在一些具体实施例中，所述报文获取模块11，具体可以包括：
报文获取单元，用于获取发送节点基于自身当前的可用数据信道序号和当前采集到的信道质量估计参数生成的并通过控制信道广播的传输请求报文；所述信道质量估计参数包括所述发送节点探测到的当前水下环境信息、节点位置信息以及所述待中继数据包的数据大小。
在一些具体实施例中，所述信道筛选模块13，具体可以包括：
信噪比确定单元，用于利用本地探测到的当前水下环境噪声、信号发射功率以及信号传播损失，确定本地的信噪比；
时长确定单元，用于基于本地的待处理数据队列长度以及本地的所述信噪比确定出退避计时器的计时时长；
报文监听判断单元，用于启动所述退避计时器以执行退避操作，并判断在所述计时时长内是否监听到其他接收节点发送的与所述传输请求报文对应的回复报文，若监听到，则终止所述退避操作。
在一些具体实施例中，所述报文监听判断单元之后，还可以包括：
第一状态标记单元，用于将监听到的回复报文中由所述其他接收节点分配给所述发送节点的数据信道标记为不可用状态。
在一些具体实施例中，所述数据中继模块15之后，还可以包括：
标志信息生成单元，用于生成用于表征已接收到所述待中继数据包的标志信息；
第二状态标记单元，用于将所述目标数据信道标记为可用状态；
报文创建单元，用于创建包含所述标志信息、自身当前的可用数据信道序号以及当前采集到的信道质量估计参数的新的传输请求报文；
数据中继单元，用于通过所述控制信道广播所述新的传输请求报文，以便基于所述新的传输请求报文进行下一跳的数据中继。
参见图8所示，本发明实施例公开了一种水声通信装置，应用于发送节点，包括：
报文生成模块21，用于生成包含自身可用数据信道序号和信道质量估计参数的传输请求报文；
报文广播模块22，用于通过控制信道广播所述传输请求报文，以便接收节点在接收到所述传输请求报文后，基于所述信道质量估计参数对与所述可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计，并基于信道质量估计结果从与所述可用数据信道序号对应的数据信道中筛选出目标数据信道，以确定包含所述目标数据信道的信道序号的数据传输方案，然后基于本地的待处理数据队列长度执行退避操作；
报文获取模块23，用于获取每个所述接收节点在自身的所述退避操作被顺利执行完毕后通过所述控制信道发送的包含各自所述数据传输方案的回复报文；
数据包发送模块24，用于从接收到的所有回复报文中确定出首个接收到的回复报文，以得到目标回复报文，并通过所述目标回复报文中记录的所述目标数据信道，向与所述目标回复报文对应的目标接收节点发送待中继数据包，以便所述目标接收节点对所述待中继数据包进行中继。
其中，关于上述各个模块更加具体的工作过程可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。
由此可见，本申请通过将信道分为控制信道和数据信道，利用控制信道传输控制包以及利用数据信道传输数据包，并通过使用发送节点的可用数据信道，从而减少了时间调度过程中由于传统握手所带来的的退避延迟，提高了数据并发性和信道利用率。此外，本申请在进行目标数据信道筛选的过程中考虑了信道质量，进一步提高了用于进行数据中继的数据信道的信道质量，然后利用本地的待处理数据队列长度对原有的退避操作进行了改进，避免了由于接收节点的等待队列中存在大量的待处理数据所引起的网络拥塞的问题，以及缓解了只考虑当前节点位置时所导致的多个发送节点选择同一个接收节点进行数据中继的问题，并且本申请中发送节点通过将首个接收到的与传输请求报文对应的回复报文的发送方确定为下一跳，解决了由于下一跳未知所产生的数据冲突，进一步提升了网络性能，实现了更高效的水声通信。
进一步的，本申请实施例还公开了一种电子设备，图9是根据一示例性实施例示出的电子设备30结构图，图中的内容不能认为是对本申请的使用范围的任何限制。
图9为本申请实施例提供的一种电子设备30的结构示意图。该电子设备30，具体可以包括：至少一个处理器31、至少一个存储器32、电源33、通信接口34、输入输出接口35、传感器36和通信总线37。其中，所述存储器32用于存储计算机程序，所述计算机程序由所述处理器31加载并执行，以实现前述任一实施例公开的水声通信方法中的相关步骤。另外，本实施例中的电子设备30具体可以为电子计算机。
本实施例中，电源33用于为电子设备30上的各硬件设备提供工作电压；通信接口34能够为电子设备30创建与外界设备之间的数据传输通道，其所遵循的通信协议是能够适用于本申请技术方案的任意通信协议，在此不对其进行具体限定；输入输出接口35，用于获取外界输入数据或向外界输出数据，其具体的接口类型可以根据具体应用需要进行选取，在此不进行具体限定；传感器36，用于探测各种海洋信息。
另外，存储器32作为资源存储的载体，可以是只读存储器、随机存储器、磁盘或者光盘等，其上所存储的资源可以包括操作系统321、计算机程序322等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。
其中，操作系统321用于管理与控制电子设备30上的各硬件设备以及计算机程序322，其可以是Windows Server、Netware、Unix、Linux等。计算机程序322除了包括能够用于完成前述任一实施例公开的由电子设备30执行的水声通信方法的计算机程序之外，还可以进一步包括能够用于完成其他特定工作的计算机程序。
进一步的，本申请还公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的水声通信方法。关于该方法的具体步骤可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (11)

1.一种水声通信方法，其特征在于，应用于接收节点，包括：
获取发送节点通过控制信道广播的传输请求报文；所述传输请求报文中包含所述发送节点的可用数据信道序号以及信道质量估计参数；
基于所述信道质量估计参数对与所述可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计，以得到相应的信道质量估计结果；
基于所述信道质量估计结果从与所述可用数据信道序号对应的数据信道中筛选出目标数据信道，以确定包含所述目标数据信道的信道序号的数据传输方案，然后基于本地的待处理数据队列长度执行退避操作；
若所述退避操作被顺利执行完毕，则通过所述控制信道向所述发送节点发送包含所述数据传输方案的回复报文；
若所述回复报文为所述发送节点首个接收到的与所述传输请求报文对应的回复报文，则获取所述发送节点通过所述目标数据信道发送的待中继数据包并进行数据中继。
2.根据权利要求1所述的水声通信方法，其特征在于，所述获取发送节点通过控制信道广播的传输请求报文之后，还包括：
根据预设数据转发权限判断规则确定自身是否具备转发所述待中继数据包的权限；
若具备转发所述待中继数据包的权限，则允许触发信道质量估计操作，以基于所述信道质量估计参数对与所述可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计；
若不具备转发所述待中继数据包的权限，则禁止触发所述信道质量估计操作。
3.根据权利要求1所述的水声通信方法，其特征在于，所述获取发送节点通过控制信道广播的传输请求报文，包括：
获取发送节点基于自身当前的可用数据信道序号和当前采集到的信道质量估计参数生成的并通过控制信道广播的传输请求报文；所述信道质量估计参数包括所述发送节点探测到的当前水下环境信息、节点位置信息以及所述待中继数据包的数据大小。
4.根据权利要求1所述的水声通信方法，其特征在于，所述基于本地的待处理数据队列长度执行退避操作，包括：
利用本地探测到的当前水下环境噪声、信号发射功率以及信号传播损失，确定本地的信噪比；
基于本地的待处理数据队列长度以及本地的所述信噪比确定出退避计时器的计时时长；
启动所述退避计时器以执行退避操作，并判断在所述计时时长内是否监听到其他接收节点发送的与所述传输请求报文对应的回复报文，若监听到，则终止所述退避操作。
5.根据权利要求4所述的水声通信方法，其特征在于，所述若监听到，则终止所述退避操作之后，还包括：
将监听到的回复报文中由所述其他接收节点分配给所述发送节点的数据信道标记为不可用状态。
6.根据权利要求1至5任一项所述的水声通信方法，其特征在于，所述获取所述发送节点通过所述目标数据信道发送的待中继数据包之后，还包括：
生成用于表征已接收到所述待中继数据包的标志信息，并将所述目标数据信道标记为可用状态；
创建包含所述标志信息、自身当前的可用数据信道序号以及当前采集到的信道质量估计参数的新的传输请求报文，并通过所述控制信道广播所述新的传输请求报文，以便基于所述新的传输请求报文进行下一跳的数据中继。
7.一种水声通信方法，其特征在于，应用于发送节点，包括：
生成包含自身可用数据信道序号和信道质量估计参数的传输请求报文；
通过控制信道广播所述传输请求报文，以便接收节点在接收到所述传输请求报文后，基于所述信道质量估计参数对与所述可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计，并基于信道质量估计结果从与所述可用数据信道序号对应的数据信道中筛选出目标数据信道，以确定包含所述目标数据信道的信道序号的数据传输方案，然后基于本地的待处理数据队列长度执行退避操作；
获取每个所述接收节点在自身的所述退避操作被顺利执行完毕后通过所述控制信道发送的包含各自所述数据传输方案的回复报文；
从接收到的所有回复报文中确定出首个接收到的回复报文，以得到目标回复报文，并通过所述目标回复报文中记录的所述目标数据信道，向与所述目标回复报文对应的目标接收节点发送待中继数据包，以便所述目标接收节点对所述待中继数据包进行中继。
8.一种水声通信装置，其特征在于，应用于接收节点，包括：
报文获取模块，用于获取发送节点通过控制信道广播的传输请求报文；所述传输请求报文中包含所述发送节点的可用数据信道序号以及信道质量估计参数；
信道质量估计模块，用于基于所述信道质量估计参数对与所述可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计，以得到相应的信道质量估计结果；
信道筛选模块，用于基于所述信道质量估计结果从与所述可用数据信道序号对应的数据信道中筛选出目标数据信道，以确定包含所述目标数据信道的信道序号的数据传输方案，然后基于本地的待处理数据队列长度执行退避操作；
报文发送模块，用于当所述退避操作被顺利执行完毕，则通过所述控制信道向所述发送节点发送包含所述数据传输方案的回复报文；
数据中继模块，用于当所述回复报文为所述发送节点首个接收到的与所述传输请求报文对应的回复报文，则获取所述发送节点通过所述目标数据信道发送的待中继数据包并进行数据中继。
9.一种水声通信装置，其特征在于，应用于发送节点，包括：
报文生成模块，用于生成包含自身可用数据信道序号和信道质量估计参数的传输请求报文；
报文广播模块，用于通过控制信道广播所述传输请求报文，以便接收节点在接收到所述传输请求报文后，基于所述信道质量估计参数对与所述可用数据信道序号对应的数据信道进行信道质量估计，并基于信道质量估计结果从与所述可用数据信道序号对应的数据信道中筛选出目标数据信道，以确定包含所述目标数据信道的信道序号的数据传输方案，然后基于本地的待处理数据队列长度执行退避操作；
报文获取模块，用于获取每个所述接收节点在自身的所述退避操作被顺利执行完毕后通过所述控制信道发送的包含各自所述数据传输方案的回复报文；
数据包发送模块，用于从接收到的所有回复报文中确定出首个接收到的回复报文，以得到目标回复报文，并通过所述目标回复报文中记录的所述目标数据信道，向与所述目标回复报文对应的目标接收节点发送待中继数据包，以便所述目标接收节点对所述待中继数据包进行中继。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于保存计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1至7任一项所述的水声通信方法。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于保存计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的水声通信方法。
CN202211437018.9A 2022-11-16 2022-11-16 一种水声通信方法、装置、设备及存储介质 Pending CN116112097A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211437018.9A CN116112097A (zh) 2022-11-16 2022-11-16 一种水声通信方法、装置、设备及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211437018.9A CN116112097A (zh) 2022-11-16 2022-11-16 一种水声通信方法、装置、设备及存储介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116112097A true CN116112097A (zh) 2023-05-12

Family

ID=86262733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211437018.9A Pending CN116112097A (zh) 2022-11-16 2022-11-16 一种水声通信方法、装置、设备及存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116112097A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117500023A (zh) * 2024-01-02 2024-02-02 深圳旷世科技有限公司 基于中继技术的uwb传输方法及电子设备、存储介质

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117500023A (zh) * 2024-01-02 2024-02-02 深圳旷世科技有限公司 基于中继技术的uwb传输方法及电子设备、存储介质
CN117500023B (zh) * 2024-01-02 2024-03-29 深圳旷世科技有限公司 基于中继技术的uwb传输方法及电子设备、存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Acar et al. ACMENet: an underwater acoustic sensor network protocol for real-time environmental monitoring in coastal areas
Peng et al. COPE-MAC: A contention-based medium access control protocol with parallel reservation for underwater acoustic networks
CN102223671B (zh) 无线多跳网络中数据传输的方法和通信设备
Tran-Dang et al. Channel-aware cooperative routing in underwater acoustic sensor networks
Goetz et al. GUWMANET—Multicast routing in underwater acoustic networks
CN108777844B (zh) 一种基于蓝牙mesh网络的定位方法及系统
JP2009100443A (ja) アドホックネットワークにおけるパケット送信経路設定方法およびこれを用いたネットワーク装置
Lmai et al. Throughput-maximizing transmission schedules for underwater acoustic multihop grid networks
CN116112097A (zh) 一种水声通信方法、装置、设备及存储介质
La et al. Distribution of path durations in mobile ad hoc networks and path selection
Suthaputchakun et al. Multihop broadcast protocol in intermittently connected vehicular networks
Selvi et al. An efficient message prioritization and scheduled partitioning technique for emergency message broadcasting in VANET
CN110691371A (zh) 一种网状水声网络的mac调度方法
Mao et al. LT-MAC: A location-based TDMA MAC protocol for small-scale underwater sensor networks
JP3896125B2 (ja) 無線アドホックネットワークにおけるパケットフラッディングの遂行方法
Jain et al. A cross layer MAC with explicit synchronization through intelligent feedback for multiple beam antennas
Zhang et al. A prediction-based delay-tolerant protocol for underwater wireless sensor networks
Hu et al. A prototype underwater acoustic sensor network platform with topology-aware MAC scheme
Zhu et al. An efficient geo-routing aware MAC protocol for underwater acoustic networks
JP3971359B2 (ja) 無線通信方法及び無線通信端末収容装置並びに無線通信端末
Tran et al. A cooperative MAC scheduling scheme for underwater sensor networks
JP4541308B2 (ja) 自律分散周波数割当方法
Zhang et al. A load-adaptive CSMA/CA MAC protocol for mobile underwater acoustic sensor networks
Yang et al. Admission control for wireless mesh networks based on active neighbor bandwidth reservations
Lin et al. EHM: a novel efficient protocol based handshaking mechanism for underwater acoustic sensor networks

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination