本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別涉及水聲通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

由于在水下無線電信號受到很大的衰減，因此不適合用于水下通信，光波在水中的散射和衰減也很嚴重，也不適合用于水下通信。

目前在水下常使用水聲作為數(shù)據(jù)通信介質(zhì)。但由于水聲信道的時間-空間-頻率的變化特性,水聲信道也是最困難的隨機多徑傳輸無線通信信道，水聲信道具有有效帶寬較低、誤碼率高、損耗大、多徑傳播干擾的特點。

現(xiàn)有的水聲通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)大多都屬于中央控制式網(wǎng)絡(luò)，都有一個或多個中心節(jié)點，一旦中心節(jié)點遭到破壞或無法正常工作，就造成整體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的崩潰。水聲通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中接入的節(jié)點數(shù)量有限并且需要事先為每個節(jié)點指定傳輸路徑，使得水聲通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的覆蓋和使用范圍受到了很大的限制。再加上水聲信道損耗大、多徑傳播干擾的特點導致現(xiàn)有的水聲通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)經(jīng)常會出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸易中斷以及傳輸延遲長的問題，導致實際工作效率低下。

如何提供一種穩(wěn)定可靠的水聲通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是當前亟待解決的一個問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提出了一種水聲通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由分布在不同地點的多個節(jié)點構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)，任一節(jié)點與至少兩個節(jié)點相連；每個節(jié)點均配置有物理地址號、識別號和公共網(wǎng)絡(luò)號；每個節(jié)點均設(shè)置成接收存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式，所述接收存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式為接收上一節(jié)點的數(shù)據(jù)包，存儲備份所述數(shù)據(jù)包于本地，轉(zhuǎn)發(fā)所述數(shù)據(jù)包至下一節(jié)點；任一節(jié)點均采用動態(tài)路由算法建立通信鏈路。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，當有新增節(jié)點加入所述水聲通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，所述新增節(jié)點通過廣播方式發(fā)出一信息識別包，所述信息識別包包括：物理地址號、識別號、公共網(wǎng)絡(luò)號和轉(zhuǎn)發(fā)集合樹數(shù)據(jù)；相鄰節(jié)點接收到所述信息識別包后，將所述轉(zhuǎn)發(fā)集合樹數(shù)據(jù)加入其轉(zhuǎn)發(fā)集合矩陣樹中，所述轉(zhuǎn)發(fā)集合矩陣樹包含了所有可行的轉(zhuǎn)發(fā)鏈路。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，當源節(jié)點有數(shù)據(jù)包需要發(fā)送給目的節(jié)點時，所述源節(jié)點沿第一路徑傳輸所述數(shù)據(jù)包至所述目的節(jié)點，當所述目的節(jié)點在預設(shè)的時間范圍內(nèi)沒有收到所述數(shù)據(jù)包時，所述源節(jié)點將沿第二路徑傳輸所述數(shù)據(jù)包至所述目的節(jié)點。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述第一路徑為所述源節(jié)點到所述目的節(jié)點的最優(yōu)路徑，所述第二路徑為所述源節(jié)點到所述目的節(jié)點的次優(yōu)路徑。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，當所述源節(jié)點沿所述第二路徑發(fā)出所述數(shù)據(jù)包后所述目的節(jié)點收到所述源節(jié)點沿所述第一路徑傳輸?shù)乃鰯?shù)據(jù)包時，所述目的節(jié)點沿所述第二路徑的逆向發(fā)出撤銷刪除包，所述第二路徑沿途的節(jié)點收到所述撤銷刪除包后，將撤銷沿所述第二路徑發(fā)出所述數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，當目的節(jié)點收到源節(jié)點發(fā)送過來的數(shù)據(jù)包時，所述目的節(jié)點將按照所述數(shù)據(jù)包的接收路徑的逆向轉(zhuǎn)發(fā)收到確認包，所述接收路徑沿途的節(jié)點收到所述收到確認包后，將本地保存的備份數(shù)據(jù)包刪除。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，節(jié)點本地保存的備份數(shù)據(jù)包保存時長超過預設(shè)時長時，將刪除本地保存的所述備份數(shù)據(jù)包。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，當節(jié)點檢測到自身的故障告警時，所述節(jié)點將通過廣播方式發(fā)出故障預警包，其他節(jié)點收到所述節(jié)點的故障預警包將保存于本地，并重新啟用動態(tài)路由算法建立新的通信鏈路轉(zhuǎn)發(fā)路徑以繞開所述節(jié)點。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述故障告警包括：部分功能故障以及節(jié)點的剩余能量低于預設(shè)值。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述動態(tài)路由算法為dijkstra算法。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，至少具有如下有益效果：

(1)無中心節(jié)點，每個節(jié)點都包含了全網(wǎng)的所有節(jié)點信息，并在有新的節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)時，將新節(jié)點存儲于本節(jié)點的矩陣樹中。當需轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時，自動計算出最優(yōu)，次優(yōu)等轉(zhuǎn)發(fā)路徑。當某一節(jié)點被破環(huán)時，不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的正常工作。

(2)減少了可能重傳的數(shù)目，即也減少了在這些重傳中消耗的能量。提高了整網(wǎng)節(jié)點的實際生命周期。

(3)由于水聲時域的影響，連接性的短暫性丟失是可能發(fā)生的，而多個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點中只需要有一個能正確接收到該數(shù)據(jù)包即可。使用多于一個節(jié)點作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點會減少數(shù)據(jù)包出現(xiàn)錯誤的概率，水下聲信號的傳播距離很長，許多節(jié)點都可以偵聽到整個傳輸過程，本發(fā)明利用相鄰節(jié)點作為數(shù)據(jù)包的備份備用，減少了丟包率，提高了數(shù)據(jù)在水聲網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

(4)目前由于cpu計算速度的提高和大容量內(nèi)存的普及應(yīng)用，分布式全息節(jié)點的路徑計算和數(shù)據(jù)包的存儲備份不再是很大的成本開銷，為本發(fā)明的實際應(yīng)用鋪平了道路。使用本發(fā)明對于減少整個網(wǎng)絡(luò)重傳的次數(shù)，降低傳輸?shù)难舆t，提高系統(tǒng)的可靠性和整網(wǎng)系統(tǒng)性能尤為有益。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明一實施例提出的一種水聲通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

在下文中，將更全面地描述本公開的各種實施例。本公開可具有各種實施例，并且可在其中做出調(diào)整和改變。然而，應(yīng)理解：不存在將本公開的各種實施例限于在此公開的特定實施例的意圖，而是應(yīng)將本公開理解為涵蓋落入本公開的各種實施例的精神和范圍內(nèi)的所有調(diào)整、等同物和/或可選方案。

在下文中，可在本公開的各種實施例中使用的術(shù)語“包括”或“可包括”指示所公開的功能、操作或元件的存在，并且不限制一個或更多個功能、操作或元件的增加。此外，如在本公開的各種實施例中所使用，術(shù)語“包括”、“具有”及其同源詞僅意在表示特定特征、數(shù)字、步驟、操作、元件、組件或前述項的組合，并且不應(yīng)被理解為首先排除一個或更多個其它特征、數(shù)字、步驟、操作、元件、組件或前述項的組合的存在或增加一個或更多個特征、數(shù)字、步驟、操作、元件、組件或前述項的組合的可能性。

在本公開的各種實施例中，表述“a或/和b中的至少一個”包括同時列出的文字的任何組合或所有組合。例如，表述“a或b”或“a或/和b中的至少一個”可包括a、可包括b或可包括a和b二者。

在本公開的各種實施例中使用的表述(諸如“第一”、“第二”等)可修飾在各種實施例中的各種組成元件，不過可不限制相應(yīng)組成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的順序和/或重要性。以上表述僅用于將一個元件與其它元件區(qū)別開的目的。例如，第一用戶裝置和第二用戶裝置指示不同用戶裝置，盡管二者都是用戶裝置。例如，在不脫離本公開的各種實施例的范圍的情況下，第一元件可被稱為第二元件，同樣地，第二元件也可被稱為第一元件。

應(yīng)注意到：如果描述將一個組成元件“連接”到另一組成元件，則可將第一組成元件直接連接到第二組成元件，并且可在第一組成元件和第二組成元件之間“連接”第三組成元件。相反地，當將一個組成元件“直接連接”到另一組成元件時，可理解為在第一組成元件和第二組成元件之間不存在第三組成元件。

在本公開的各種實施例中使用的術(shù)語“用戶”可指示使用電子裝置的人或使用電子裝置的裝置(例如，人工智能電子裝置)。

在本公開的各種實施例中使用的術(shù)語僅用于描述特定實施例的目的并且并非意在限制本公開的各種實施例。如在此所使用，單數(shù)形式意在也包括復數(shù)形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否則在這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學術(shù)語)具有與本公開的各種實施例所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。所述術(shù)語(諸如在一般使用的詞典中限定的術(shù)語)將被解釋為具有與在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的語境含義相同的含義并且將不被解釋為具有理想化的含義或過于正式的含義，除非在本公開的各種實施例中被清楚地限定。

實施例1

一種水聲通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由分布在不同地點的多個節(jié)點構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)，任一節(jié)點與至少兩個節(jié)點相連。

每個節(jié)點均配置有物理地址號、識別號和公共網(wǎng)絡(luò)號。

每個節(jié)點均設(shè)置成接收存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式。

接收存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式為接收上一節(jié)點的數(shù)據(jù)包，存儲備份所述數(shù)據(jù)包于本地，轉(zhuǎn)發(fā)所述數(shù)據(jù)包至下一節(jié)點。

任一節(jié)點均采用動態(tài)路由算法建立通信鏈路。

當有新增節(jié)點加入所述水聲通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，所述新增節(jié)點通過廣播方式發(fā)出一信息識別包，所述信息識別包包括：物理地址號、識別號、公共網(wǎng)絡(luò)號和轉(zhuǎn)發(fā)集合樹數(shù)據(jù)；相鄰節(jié)點接收到所述信息識別包后，將所述轉(zhuǎn)發(fā)集合樹數(shù)據(jù)加入其轉(zhuǎn)發(fā)集合矩陣樹中，所述轉(zhuǎn)發(fā)集合矩陣樹包含了所有可行的轉(zhuǎn)發(fā)鏈路。

當源節(jié)點有數(shù)據(jù)包需要發(fā)送給目的節(jié)點時，所述源節(jié)點沿第一路徑傳輸所述數(shù)據(jù)包至所述目的節(jié)點，當所述目的節(jié)點在預設(shè)的時間范圍內(nèi)沒有收到所述數(shù)據(jù)包時，所述源節(jié)點將沿第二路徑傳輸所述數(shù)據(jù)包至所述目的節(jié)點。

所述第一路徑為所述源節(jié)點到所述目的節(jié)點的最優(yōu)路徑，所述第二路徑為所述源節(jié)點到所述目的節(jié)點的次優(yōu)路徑。

當所述源節(jié)點沿所述第二路徑發(fā)出所述數(shù)據(jù)包后所述目的節(jié)點收到所述源節(jié)點沿所述第一路徑傳輸?shù)乃鰯?shù)據(jù)包時，所述目的節(jié)點沿所述第二路徑的逆向發(fā)出撤銷刪除包，所述第二路徑沿途的節(jié)點收到所述撤銷刪除包后，將撤銷沿所述第二路徑發(fā)出所述數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。

當目的節(jié)點收到源節(jié)點發(fā)送過來的數(shù)據(jù)包時，所述目的節(jié)點將按照所述數(shù)據(jù)包的接收路徑的逆向轉(zhuǎn)發(fā)收到確認包，所述接收路徑沿途的節(jié)點收到所述收到確認包后，將本地保存的備份數(shù)據(jù)包刪除。

節(jié)點本地保存的備份數(shù)據(jù)包保存時長超過預設(shè)時長時，將刪除本地保存的所述備份數(shù)據(jù)包。

當節(jié)點檢測到自身的故障告警時，所述節(jié)點將通過廣播方式發(fā)出故障預警包，其他節(jié)點收到所述節(jié)點的故障預警包將保存于本地，并重新啟用動態(tài)路由算法建立新的通信鏈路轉(zhuǎn)發(fā)路徑以繞開所述節(jié)點。

所述故障告警包括：部分功能故障以及節(jié)點的剩余能量低于預設(shè)值。

動態(tài)路由算法為dijkstra算法。

dijkstra算法是典型的單源最短路徑算法，用于計算一個節(jié)點到其他所有節(jié)點的最短路徑。主要特點是以起始點為中心向外層層擴展，直到擴展到終點為止。dijkstra算法是很有代表性的最短路徑算法。

如圖1所示，一種水聲通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括節(jié)點a，節(jié)點b,節(jié)點c,節(jié)點d，節(jié)點e。節(jié)點a，節(jié)點b,節(jié)點c,節(jié)點d和節(jié)點e構(gòu)成一個分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

節(jié)點a與節(jié)點b、節(jié)點c以及節(jié)點e相連。節(jié)點b與節(jié)點a、節(jié)點c以及節(jié)點e相連。節(jié)點c與節(jié)點a、節(jié)點b以及節(jié)點d相連。節(jié)點d與節(jié)點c以及節(jié)點e相連。節(jié)點e與節(jié)點a、節(jié)點b以及節(jié)點d相連。

節(jié)點a，節(jié)點b,節(jié)點c,節(jié)點d和節(jié)點e均配置有不同的物理地址號、不同的識別號。以便能否相互區(qū)分。

節(jié)點a，節(jié)點b,節(jié)點c,節(jié)點d和節(jié)點e具有相同的公共網(wǎng)絡(luò)號。

具有相同的公共網(wǎng)絡(luò)號的節(jié)點可以組成一個分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

節(jié)點a，節(jié)點b,節(jié)點c,節(jié)點d和節(jié)點e均設(shè)置成接收存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式。

接收存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式為接收上一節(jié)點的數(shù)據(jù)包，存儲備份所述數(shù)據(jù)包于本地，轉(zhuǎn)發(fā)所述數(shù)據(jù)包至下一節(jié)點。

例如：當數(shù)據(jù)包從節(jié)點a發(fā)出，途經(jīng)節(jié)點b，到達節(jié)點c，節(jié)點b在本地會存儲備份數(shù)據(jù)包。

節(jié)點a，節(jié)點b,節(jié)點c,節(jié)點d和節(jié)點e均采用動態(tài)路由算法建立通信鏈路。

當有新增節(jié)點加入所述水聲通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，所述新增節(jié)點通過廣播方式發(fā)出一信息識別包，所述信息識別包包括：物理地址號、識別號、公共網(wǎng)絡(luò)號和轉(zhuǎn)發(fā)集合樹數(shù)據(jù)；相鄰節(jié)點接收到所述信息識別包后，將所述轉(zhuǎn)發(fā)集合樹數(shù)據(jù)加入其轉(zhuǎn)發(fā)集合矩陣樹中，所述轉(zhuǎn)發(fā)集合矩陣樹包含了所有可行的轉(zhuǎn)發(fā)鏈路。加入水聲通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的新增節(jié)點的公共網(wǎng)絡(luò)號需要與水聲通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所有節(jié)點的公共網(wǎng)絡(luò)號相同。

當節(jié)點a為源節(jié)點，節(jié)點d為目的節(jié)點。由于每個節(jié)點之間的距離不同，兩個節(jié)點之間的通信開銷各不相同。節(jié)點a到節(jié)點d的最小開銷路徑為a-b-e-d,其最小開銷為10+10+20＝40。

節(jié)點a到節(jié)點d的第二小開銷路徑為a-b-c-d,其開銷為10+5+30＝45。

節(jié)點a到節(jié)點d的第三小開銷路徑為a-e-d,其開銷為30+20＝50。

當源節(jié)點a有數(shù)據(jù)包需要發(fā)送給目的節(jié)點d時，源節(jié)點a沿第一路徑a-b-e-d傳輸所述數(shù)據(jù)包至目的節(jié)點d，當目的節(jié)點d在預設(shè)的時間范圍內(nèi)沒有收到所述數(shù)據(jù)包時，源節(jié)點a將沿第二路徑a-b-c-d傳輸所述數(shù)據(jù)包至目的節(jié)點d。

第一路徑a-b-e-d為源節(jié)點a到目的節(jié)點d的最優(yōu)路徑，第二路徑a-b-c-d為源節(jié)點a到目的節(jié)點d的次優(yōu)路徑。

當源節(jié)點a沿第二路徑a-b-c-d發(fā)出所述數(shù)據(jù)包后目的節(jié)點d收到源節(jié)點a沿第一路徑a-b-e-d傳輸?shù)乃鰯?shù)據(jù)包時，目的節(jié)點d沿第二路徑a-b-c-d的逆向d-c-b-a發(fā)出撤銷刪除包，第二路徑沿途的節(jié)點收到所述撤銷刪除包后，將撤銷沿所述第二路徑a-b-c-d發(fā)出所述數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。

當目的節(jié)點d按接收路徑a-b-e-d收到源節(jié)點a發(fā)送過來的數(shù)據(jù)包時，目的節(jié)點d將按照所述數(shù)據(jù)包的接收路徑a-b-e-d的逆向d-e-b-a轉(zhuǎn)發(fā)收到確認包，沿途的節(jié)點e和節(jié)點b收到所述收到確認包后，將本地保存的備份數(shù)據(jù)包刪除。

節(jié)點a，節(jié)點b,節(jié)點c,節(jié)點d和節(jié)點e本地保存的備份數(shù)據(jù)包保存時長超過預設(shè)時長時，將刪除本地保存的所述備份數(shù)據(jù)包。

當節(jié)點b檢測到自身的故障告警時，節(jié)點b將通過廣播方式發(fā)出故障預警包，節(jié)點a、節(jié)點c和節(jié)點e收到節(jié)點b的故障預警包將保存于本地，并重新啟用動態(tài)路由算法建立新的通信鏈路轉(zhuǎn)發(fā)路徑以繞開節(jié)點b。

當重新啟用動態(tài)路由算法建立新的通信鏈路轉(zhuǎn)發(fā)路徑后，節(jié)點a到節(jié)點d的轉(zhuǎn)發(fā)路徑變化如下：

節(jié)點a到節(jié)點d的最小開銷路徑為a-e-d,其最小開銷為30+20＝50。

節(jié)點a到節(jié)點d的第二小開銷路徑為a-c-d,其開銷為25+30＝55。

所述故障告警包括：部分功能故障以及節(jié)點的剩余能量低于預設(shè)值。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個優(yōu)選實施場景的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解實施場景中的裝置中的模塊可以按照實施場景描述進行分布于實施場景的裝置中，也可以進行相應(yīng)變化位于不同于本實施場景的一個或多個裝置中。上述實施場景的模塊可以合并為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。

上述本發(fā)明序號僅僅為了描述，不代表實施場景的優(yōu)劣。以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施場景，但是，本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍。