申请/专利权人：西北工业大学

申请日：2022-01-30

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN114553322B

主分类号：H04B11/00

分类号：H04B11/00;H04B13/02;H04L41/0668;H04L12/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.15#授权;2022.06.14#实质审查的生效;2022.05.27#公开

摘要：本发明提供了一种低开销的水声网络去中心化方法，基于本发明构建的去中心化的水声网络，能够在水下环境以低开销完成了检测主节点故障自动检测，并完成主节点的智能切换，从而确保整个网络继续作业，延长了网络寿命。本发明基于本发明构建的去中心化的水声网络，能够在水下环境以低开销完成主节点故障自动检测，并完成主节点的智能切换，保障了网络的安全性和鲁棒性。在水下环境以低开销实现了基于共识的水声网络去中心化组网，有效降低了由于通信次数过多而产生的水声网络带宽与能量消耗，能够克服水声信道质量差以及节点能量有限对该方法实施的影响，提高了中心节点切换过程的成功率，在资源受限的水下环境中显著提升了水声网络的容错性和抗毁性。

主权项：1.一种低开销的水声网络去中心化方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：网络中节点单跳可达，T代表数据收集的一个周期，整个网络节点总数为N，网络节点分为主节点和普通节点，其中故障节点总数为f，N大于等于2f+1，任意选出一个节点为主节点，其余N-1个节点为普通节点，主节点接收普通节点发送的消息，并传输给水面基站；普通节点收集数据并传输给主节点，普通节点间的角色可以进行切换；网络中，利用水下环境的广播特性、计时器机制并结合隐式确认机制，普通节点监听主节点的工作情况，依据判定规则判断主节点是否发生故障，若主节点发生故障，则普通节点提出切换请求，即发送共识数据包格式为：Packet_Type+Source_id，其中Packet_Type为4bits，Source_id为8bits；其中“Packet_Type”字段，描述共识进入的阶段，Packet_Type＝0表示Request阶段，Packet_Type＝1表示Commit阶段，Packet_Type＝2表示Reply阶段，“Source_id”代表源节点id，水声网络组网成功后，整个网络开始工作；步骤2：率先检测到主节点故障的普通节点变为请求切换节点，并提出request请求，将“切换主节点”的数据包发送至其他普通节点；步骤3：收到request请求的普通节点，首先，核对发送者的信息，如信息来源正确，则收下该数据包，否则，丢弃该数据包；其次，检查“切换主节点”是否与普通节点的本身意图相同，如“切换主节点”与普通节点本身意图相同，则发送commit消息至其他普通节点，进入步骤4，否则，丢弃该数据包，并进入步骤4；步骤4：收到commit请求的普通节点，首先，检查发送者信息，如信息来源正确，则收下该数据包，如信息来源错误，则丢弃该数据包；其次，统计字段“Packet_type＝1”的数据包的个数，整个系统中有f个故障节点，需要在存在故障的情况下其他普通节点还能做出决策，则需要普通节点个数为f+1，所以当收到大于或者等于f+1个“Packet_type＝1”的数据包时，进入步骤5，当收到小于f+1个“Packet_type＝1”的数据包，则丢弃该数据包，并进入步骤5；步骤5：由于在commit阶段，节点已经做出了决策，所有conmmit阶段完成的普通节点需回复reply消息给下一任主节点；步骤6：当下一任主节点收到任意一个来自其他节点的“Packet_type＝2”的数据包时，说明其他节点做出决策，则普通节点切换至发送数据给新的主节点，整个网络正常工作。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西北工业大学 一种低开销的水声网络去中心化方法

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