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专利号: 2018111890039
申请人: 电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种应用于UWOC网络的节点自适应分簇与更新方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、将UWOC网络中的所有节点分为m层,其中m≥2;

S2、对每层节点进行CH选举,将其分为CH节点和NCH节点;

S3、选择UWOC网络中的第一层;

S4、选择当前层的第一个CH节点;

S5、对当前选择的CH节点进行初始化;

S6、对当前选择的CH节点进行更新;

S7、判断当前层是否所有CH节点都已经过初始化和更新时序,若是则进入步骤S8,否则选择当前层时序最靠前的一个未经过初始化和更新时序的CH节点,返回步骤S5;

S8、判断UWOC网络中是否每一层的CH节点都已经过初始化和更新时序,若是则结束节点自适应分簇与更新流程,否则选择UWOC网络中未经过初始化和更新时序的最靠前一层,返回步骤S4。

2.根据权利要求1所述的节点自适应分簇与更新方法,其特征在于,所述步骤S2中对每层节点进行CH选举的方法具体为:为每个节点分配一个0~1之间的随机数,若某节点分配到的随机数小于阈值T(i),则该节点当选为CH节点,否则该节点为NCH节点;

所述阈值T(i)的设定公式为:

其中P表示CH节点在所有节点中所占比例,r表示选举轮数,r·mod(1/P)表示每轮选举中已被选为CH节点的节点个数,ρi表示第i个节点的节点密度,di表示第i个节点到水面的距离,dmax表示最底层节点到水面的距离,Ei表示第i个节点的剩余能量,E表示节点的初始能量,i=1,2,...,N,N为节点总数。

3.根据权利要求1所述的节点自适应分簇与更新方法,其特征在于,所述步骤S5包括以下分步骤:S51、初始化下行阶段:通过当前CH节点向其下行CH节点传输下行数据集SD;

S52、第一初始化广播阶段:通过当前CH节点向该层其余CH节点全向广播下行数据集SD;

S53、第二初始化广播阶段:通过当前CH节点向该层的NCH节点全向广播下行数据集SD;

S54、第二初始化上行阶段:通过该层的NCH节点向当前CH节点传输上行数据集SU,并通过OCDMA避免数据冲突;

S55、第一初始化上行阶段:通过当前CH节点向其上行CH节点传输上行数据集SU,并通过OFDM避免数据冲突。

4.根据权利要求3所述的节点自适应分簇与更新方法,其特征在于,所述步骤S52中当前CH节点与其余CH节点之间利用CSMA/CA协议划分时隙,若该步骤中分配到时隙的CH节点没有达到UWOC网络预设的比例值,则重复步骤S52的划分时隙操作,直到分配到时隙的CH节点达到UWOC网络预设的比例值,进入步骤S53。

5.根据权利要求3所述的节点自适应分簇与更新方法,其特征在于,所述步骤S51~S53中,若当前CH节点为该层第一个节点,则下行数据集SD包括指令信息、该节点的位置信息、加速度信息和节点深度信息;若当前CH节点不是该层第一个节点,则下行数据集SD包括指令信息、该节点及其上行所有节点的位置信息、加速度信息和节点深度信息;

所述步骤S54中,NCH节点向当前CH节点传输的上行数据集SU包括NCH节点的采集数据、该节点的位置信息、加速度信息和节点深度信息;

所述步骤S55中,当前CH节点向其上行CH节点传输的上行数据集SU包括NCH节点的采集数据、该节点及其下行所有节点的位置信息、加速度信息和节点深度信息。

6.根据权利要求1所述的节点自适应分簇与更新方法,其特征在于,所述步骤S6包括以下分步骤:S61、更新下行阶段:通过当前CH节点向其下行CH节点传输下行数据集SD;

S62、第一更新广播阶段:通过当前CH节点向该层其余CH节点全向广播下行数据集SD;

S63、第二更新广播阶段:通过当前CH节点向该层的NCH节点全向广播下行数据集SD;

S64、第二更新上行阶段:通过该层的NCH节点向当前CH节点传输上行数据集SU,并通过OCDMA避免数据冲突;

S65、第一更新上行阶段:通过当前CH节点向其上行CH节点传输上行数据集SU,并通过OFDM避免数据冲突。

7.根据权利要求6所述的节点自适应分簇与更新方法,其特征在于,所述步骤S62中通过步骤S5中初始化后的CH节点或上一轮更新的CH节点向该步骤中的CH节点传递时隙。

8.根据权利要求6所述的节点自适应分簇与更新方法,其特征在于,所述步骤S61~S63中,若当前CH节点为该层第一个节点,则下行数据集SD包括指令信息、该节点的位置信息、加速度信息、节点深度信息和剩余能量信息;若当前CH节点不是该层第一个节点,则下行数据集SD包括指令信息、该节点及其上行所有节点的位置信息、加速度信息、节点深度信息和剩余能量信息;

所述步骤S64中,NCH节点向当前CH节点传输的上行数据集SU包括NCH节点的采集数据、该节点的位置信息、加速度信息、节点深度信息和剩余能量信息;

所述步骤S65中,当前CH节点向其上行CH节点传输的上行数据集SU包括NCH节点的采集数据、该节点及其下行所有节点的位置信息、加速度信息、节点深度信息和剩余能量信息。

9.根据权利要求3-8任一所述的节点自适应分簇与更新方法,其特征在于,所述CH节点和CH节点之间通过LD光源传输数据,所述CH节点和NCH节点之间通过LED光源传输数据。