水下网络数据传输路径确定方法、传输方法、装置及设备

1.本发明涉及数据传输领域，尤其是一种水下网络数据传输路径确定方法、传输方法、装置及设备。


背景技术：

2.地球表面70.8％都被水覆盖着，并且水下有着大量的珍贵资源需要勘探，而成功勘探的关键永远是技术。随着近年来技术的进步使得水下传感器网络(underwater wireless sensor network)正在成为水下探索的一种成熟的技术。uwsn是无线技术与具有通信能力、智能计算和智能传感的微型传感器技术的融合，具体来说uwsn是一个由分布在水下的自主传感器节点组织成的网络，用于感知水质、温度、压力等与水相关的特性，并且uwsn的应用范围非常广泛，例如水上灾害预防、检测海洋环境，为用于水下污染监测、海岸线保护、商业开发和科学探索的应用上提供了一个很好的解决方案。
3.而现今的水下传感器网络随着范围的扩大以及节点密度的增加，导致通信链路变得更长，容易降低数据传输的效率以及增加了故障的可能性。


技术实现要素：

4.有鉴于此，为了解决上述技术问题的至少之一，本发明的目的是提供一种水下网络数据传输路径确定方法、传输方法、装置及设备。
5.本发明实施例采用的技术方案是：
6.水下网络数据传输路径确定方法，水下网络包括若干网络节点，包括：
7.从所述网络节点中确定初始节点以及目的节点，并获取所述初始节点的第一深度信息；
8.获取所述初始节点的邻近节点以及邻近节点的第二深度信息，将所述第二深度信息小于所述第一深度信息的邻近节点作为第一邻居节点；
9.获取所述第一邻居节点的h指数，将所述h指数满足预设条件的第一邻居节点确定为传输节点；
10.根据所述传输节点以及所述目的节点，确定数据传输路径；
11.所述第一深度信息表征所述初始节点距离水面的距离，所述第二深度信息表征邻近节点距离水面的距离，所述h指数表征第一邻居节点的所有第二邻居节点中预设数量个第二邻居节点至少具有预设数量个第三邻居节点；所述预设条件包括h指数中的最大值。
12.进一步，所述获取所述初始节点的邻近节点，包括：
13.获取所述初始节点的第一通讯范围；
14.当所述初始节点不具有上一节点，获取所述第一通讯范围内的网络节点作为初始节点；
15.或者，
16.当所述初始节点具有上一节点，根据所述上一节点与所述初始节点的连线方向以
及预设距离，确定传输范围，并根据所述传输范围、所述第一通讯范围以及所述网络节点确定邻近节点。
17.进一步，所述将所述第二深度信息小于所述第一深度信息的邻近节点作为第一邻居节点，包括：
18.根据所述传输范围以及所述第一通讯范围确定第一区域以及第二区域；所述第一区域为所述传输范围与所述第一通讯范围相交的区域，所述第二区域为所述传输范围与所述第一通讯范围不相交的区域；
19.将所述第一区域的网络节点以及所述第二区域的网络节点作为邻近节点；
20.当所述第一区域的邻近节点的第二深度信息小于所述第一深度信息，将第一区域的邻近节点作为第一邻居节点；
21.否则，当所述第二区域的邻近节点的第二深度信息小于所述第一深度信息，将第二区域的邻近节点作为第一邻居节点。
22.进一步，所述第一邻居节点的确定步骤还包括：
23.当所述第一区域的邻近节点的第二深度信息以及所述第二区域的邻近节点的第二深度信息均大于等于所述第一深度信息，将所述上一节点作为新的初始节点，返回所述获取所述初始节点的第一深度信息的步骤，直至确定第一邻居节点。
24.进一步，所述传输节点的确定方法还包括：
25.将所述h指数小于h指数中的最大值的第一邻居节点确定为传输节点；所述预设条件还包括小于h指数中的最大值。
26.进一步，所述根据所述传输节点以及所述目的节点，确定数据传输路径，包括：
27.获取所述传输节点的第二通讯范围；
28.当所述目的节点位于所述第二通讯范围内，确定数据传输路径包括所述传输节点以及所述目的节点；
29.当所述目的节点位于所述第二通讯范围外，将所述传输节点加入节点集合并作为新的初始节点，返回所述获取所述初始节点的第一深度信息的步骤，直至所述目的节点位于所述第二通讯范围内，根据所述节点集合以及所述目的节点确定数据传输路径。
30.本发明实施例还提供一种传输方法，包括：
31.将数据按照数据传输路径进行传输；
32.所述数据传输路径根据所述水下网络数据传输路径确定方法得到。
33.本发明实施例还提供水下网络数据传输路径确定装置，水下网络包括若干网络节点，包括：
34.第一获取模块，用于从所述网络节点中确定初始节点以及目的节点，并获取所述初始节点的第一深度信息；
35.第二获取模块，用于获取所述初始节点的邻近节点以及邻近节点的第二深度信息，将所述第二深度信息小于所述第一深度信息的邻近节点作为第一邻居节点；
36.第一确定模块，用于获取所述第一邻居节点的h指数，将所述h指数满足预设条件的第一邻居节点确定为传输节点；
37.第二确定模块，用于根据所述传输节点以及所述目的节点，确定数据传输路径；
38.所述第一深度信息表征所述初始节点距离水面的距离，所述第二深度信息表征邻
近节点距离水面的距离，所述h指数表征第一邻居节点的所有第二邻居节点中预设数量个第二邻居节点至少具有预设数量个第三邻居节点；所述预设条件包括h指数中的最大值。
39.本发明实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现所述方法。
40.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现所述方法。
41.本发明的有益效果是：通过从所述网络节点中确定初始节点以及目的节点，并获取所述初始节点的第一深度信息，获取所述初始节点的邻近节点以及邻近节点的第二深度信息，将所述第二深度信息小于所述第一深度信息的邻近节点作为第一邻居节点，使得基于第一邻居节点确定的传输节点位于初始节点之上有利于提高水下网络的利用率以及提高数据传输的效率、成功率以及降低故障率；获取所述第一邻居节点的h指数，将所述h指数满足预设条件的第一邻居节点确定为传输节点，根据所述传输节点以及所述目的节点，确定数据传输路径，基于h指数选择传输节点以及数据传输路径，有利于提高确定数据传输路径的效率。
附图说明
42.图1为本发明水下网络数据传输路径确定方法的步骤流程示意图；
43.图2为本发明具体实施例具体场景的第一示意图；
44.图3为本发明具体实施例具体场景的第二示意图；
45.图4为本发明具体实施例具体场景的第三示意图；
46.图5本发明传输方法的步骤流程示意图。
具体实施方式
47.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都应当属于本技术保护的范围。
48.本技术的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
49.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
50.如图1所示，本发明实施例提供一种水下网络数据传输路径确定方法，包括步骤s100-s400：
51.s100、从网络节点中确定初始节点以及目的节点，并获取初始节点的第一深度信息。
52.需要说明的是，水下网络包括若干网络节点，例如水下网络路由网络，网络节点为无线传感器节点，网络节点随机分布，在传输路径确定前可以对水下网络进行初始化，例如初始化节点能量、通信半径、局部的深度信息(网络节点距离水面的距离)、建立每个节点的路由信息表等参数；可选地，路由信息表可以存储有节点的邻居节点的h指数。可选地，第一深度信息表征初始节点距离水面的距离，即初始节点的局部的深度信息，可以通过深度传感模块获取，其他节点类似。
53.可选地，水下网络的网络节点可以分为三种类型，第一种是源节点、第二种是中间节点、第三种为目的节点。其中，源节点即数据的转发的起始节点，中间节点是数据转发的普通节点，目的节点是用于接受普通节点的数据以及与陆地基站之间进行数据传输和通信，源节点为数据传输的起点而目的节点为数据传输的终点。需要说明的是，初始节点即为当前节点，需要初始节点确定下一个传输的普通节点，因此初始节点可能为源节点或者普通节点。
54.s200、获取初始节点的邻近节点以及邻近节点的第二深度信息，将第二深度信息小于第一深度信息的邻近节点作为第一邻居节点。
55.需要说明的是，第二深度信息表征邻近节点距离水面的距离，即邻近节点的局部的深度信息；初始节点的邻近节点即位于初始节点的第一通讯范围内的网络节点。
56.可选地，步骤s200中获取初始节点的邻近节点，包括步骤s210-s220：
57.s210、获取初始节点的第一通讯范围。
58.可选地，例如第一通讯范围可以为一个预设半径(记为第一半径)的球体。需要说明的是，各个网络节点只需要传输其覆盖的第一通讯范围内的邻居信息，从而最小化水下网络拓扑信息的开销。
59.s220、当初始节点不具有上一节点，获取第一通讯范围内的网络节点作为初始节点；
60.或者，当初始节点具有上一节点，根据上一节点与初始节点的连线方向以及预设距离，确定传输范围，并根据传输范围、第一通讯范围以及网络节点确定邻近节点。
61.可选地，当初始节点为源节点，此时初始节点没有上一节点，此时获取第一通讯范围内的网络节点作为初始节点。
62.而当初始节点为普通节点时，具有上一节点，此时根据上一节点与初始节点的连线方向以及预设距离，确定传输范围。需要说明的是，传输范围可以为一个预设半径(记为第二半径)的球体，而该第二半径可以为预设值或者上一节点与初始节点之间的距离。然后，根据传输范围、第一通讯范围以及网络节点确定邻近节点，如步骤s230-s240中记载。
63.可选地，步骤s200中将第二深度信息小于第一深度信息的邻近节点作为第一邻居节点，包括步骤s230-s270：
64.s230、根据传输范围以及第一通讯范围确定第一区域以及第二区域。
65.s240、将第一区域的网络节点以及第二区域的网络节点作为邻近节点。
66.需要说明的是，第一区域为传输范围与第一通讯范围相交的区域，第二区域为传输范围与第一通讯范围不相交的区域。可选地，将第一区域的网络节点以及第二区域的网络节点作为邻近节点，分为两部分，即第一区域的邻近节点以及第二区域的邻近节点。
67.s250、当第一区域的邻近节点的第二深度信息小于第一深度信息，将第一区域的邻近节点作为第一邻居节点。
68.本发明实施例中，当第一区域的邻近节点中具有至少一个邻近节点满足第二深度信息小于第一深度信息，则将满足该条件的第一区域的邻近节点作为第一邻居节点。需要说明的是，将第一区域的邻近节点作为第一邻居节点相当于第二区域有利于进一步提高传输的速度以及效率。
69.s260、否则，当第二区域的邻近节点的第二深度信息小于第一深度信息，将第二区域的邻近节点作为第一邻居节点。
70.本发明实施例中，当第一区域的所有邻近节点均大于等于第一深度信息，而当第二区域中具有至少一个邻近节点满足第二深度信息小于第一深度信息，则将满足该条件的第二区域的邻近节点作为第一邻居节点。
71.s270、当第一区域的邻近节点的第二深度信息以及第二区域的邻近节点的第二深度信息均大于等于第一深度信息，即此时第一区域和第二区域中均不具有第一邻居节点，此时将上一节点作为新的初始节点，例如当初始节点为一个普通节点时，上一节点可能为上一个普通节点或者源节点，然后返回获取初始节点的第一深度信息的步骤，即返回步骤s100中的获取初始节点的第一深度信息，直至最终可以确定第一邻居节点。
72.s300、获取第一邻居节点的h指数，将h指数满足预设条件的第一邻居节点确定为传输节点。
73.需要说明的是，h指数表征第一邻居节点的所有第二邻居节点中预设数量个第二邻居节点至少具有预设数量个第三邻居节点，例如第一邻居节点的h指数是5时(即预设数量为5)表示第一邻居节点的所有第二邻居节点中有5个第二邻居节点都至少具有5个第三邻居节点；可以理解的是，第三邻居节点为第二邻居节点的邻居节点，第二邻居节点、第三邻居节点的确定方法与第一邻居节点类似不再赘述。
74.可选地，预设条件包括h指数中的最大值，以及小于h指数中的最大值。例如，第一邻居节点的h指数分别为5、6、7、8，那么h指数中的最大值指的是8，将8对应的第一邻居节点确定为传输节点；而当此时的初始节点的第一区域和第二区域中均不具有第一邻居节点时，例如步骤s270的情况，例如当初始节点为a1节点，第一邻居节点包括h指数为8的a2节点以及h指数为7的a3节点，一开始时a1节点选择a2节点作为传输节点，但a2节点的第一区域和第二区域中均不具有第一邻居节点，此时将a2节点的上一节点也就是a1节点作为新的初始节点，最后a1节点选择小于最大h指数且最接近最大h指数中的最大值的h指数即对应h指数为7的a3节点作为传输节点，同时作为新的初始节点以确定下一个传输节点。
75.需要说明的是，将第二深度信息小于第一深度信息的邻近节点作为第一邻居节点，然后才计算第一邻居节点的h指数并且确定传输节点和后续转发数据，通过深度信息来选择下一跳节点可以使整个路由过程不存在循环，因此所有节点并不需要来判断接受到的信息是否已经被接受或转发，从而提高路由的利用率，并且因为每一个节点的“下一跳节点”必须位于自己的水平之上，故这样可以保证数据能从水中的源节点传输到目的节点。
76.s400、根据传输节点以及目的节点，确定数据传输路径。
77.可选地，步骤s400包括步骤s410-s430：
78.s410、获取传输节点的第二通讯范围。
79.其中，与第一通讯范围类似不再赘述。
80.s420、当目的节点位于第二通讯范围内，确定数据传输路径包括传输节点以及目的节点。
81.可选地，当目的节点位于第二通讯范围内，此时可以直接将数据传输至目的节点，因此确定数据传输路径包括传输节点以及目的节点，即由传输节点至目的节点。需要说明的是，传输节点之前的节点可以为初始节点(步骤s100中或者新确定的新的初始节点)，同样可以包括在数据传输路径中。
82.s430、当目的节点位于第二通讯范围外，将传输节点加入节点集合并作为新的初始节点，返回获取初始节点的第一深度信息的步骤，直至目的节点位于第二通讯范围内，根据节点集合以及目的节点确定数据传输路径。
83.可选地，当目的节点位于第二通讯范围外，此时不可以直接将数据传输至目的节点，因此需要进一步确定下一个普通节点，将传输节点加入节点集合中保存并将传输节点作为新的初始节点，返回获取初始节点的第一深度信息的步骤，即返回步骤s100，直至目的节点位于第二通讯范围内，此时根据节点集合中所有的传输节点以及目的节点确定数据传输路径。同样地，最开始保存至节点集合中的传输节点之前的节点可以为初始节点(步骤s100中或者新确定的新的初始节点)，同样可以包括在数据传输路径中。
84.本发明实施例将h指数基于多跳路由协议的水下网络进行融合，充分利用h指数的思想，最后再结合超大规模水下网络，能够在超大规模网络的情况下更好的平衡减少冗余和利用冗余信息，确定最佳的数据传输路径，减少路由开销、最大限度地节约网络资源，从而延长节点和网络的生存时间，提高路由的利用率、成功率，提高数据传输的成功率和效率。
85.以下以具体场景说明本发明实施例的方法：
86.如图2所示，初始节点为a，上一节点为a
p
，初始节点a和上一节点a
p
连线方向为f，第一区域为r1，第二区域为r2，第一区域中具有第一邻居节点且满足预设条件因此确定为传输节点an，然后以an作为新的初始节点从而确定下一普通节点z，目的节点s位于普通节点z1的通讯范围，因此形成数据传输路径(仅示出部分)：a
p
→a→an
→z→
s。
87.如图3所示，初始节点为a，上一节点为a
p
，初始节点a和上一节点a
p
连线方向为f，第一区域为r1，第二区域为r2，第一区域中不具有第一邻居节点，而第二区域中存在第一邻居节点，即出现平坦路由空洞，第一邻居节点满足预设条件因此确定为传输节点an，然后以an作为新的初始节点从而确定下一普通节点z，目的节点s位于普通节点z1的通讯范围，因此形成数据传输路径(仅示出部分)：a
p
→a→an
→z→
s。
88.如图4所示，初始节点为a，a的上一节点为a
p
，a
p
的上一节点为a
pp
，初始节点a和上一节点a
p
连线方向为f1，a对应的第一区域为r1，第二区域为r2；a
p
和a
pp
连线方向为f2，a
p
对应第一区域为r3，第二区域为r4；a的第一区域r1和第二区域r2均不具有第一邻居节点，即出现深层路由空洞，此时将a的上一节点a
p
作为新的初始节点，第二区域r4中存在第一邻居节点且满足预设条件因此确定为传输节点an，然后以an作为新的初始节点从而确定下一普
通节点z，目的节点s位于普通节点z的通讯范围，因此形成数据传输路径(仅示出部分)：a
pp
→ap
→an
→z→
s。
89.如图5所示，本发明实施例还提供一种传输方法，包括步骤s500：
90.s500、将数据按照数据传输路径进行传输。
91.其中，数据传输路径根据上述水下网络数据传输路径确定方法得到。
92.本发明实施例还提供一种水下网络数据传输路径确定装置，包括：
93.第一获取模块，用于从网络节点中确定初始节点以及目的节点，并获取初始节点的第一深度信息；
94.第二获取模块，用于获取初始节点的邻近节点以及邻近节点的第二深度信息，将第二深度信息小于第一深度信息的邻近节点作为第一邻居节点；
95.第一确定模块，用于获取第一邻居节点的h指数，将h指数满足预设条件的第一邻居节点确定为传输节点；
96.第二确定模块，用于根据传输节点以及目的节点，确定数据传输路径；
97.第一深度信息表征初始节点距离水面的距离，第二深度信息表征邻近节点距离水面的距离，h指数表征第一邻居节点的所有第二邻居节点中预设数量个第二邻居节点至少具有预设数量个第三邻居节点；预设条件包括h指数中的最大值。
98.上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
99.本发明实施例还提供了一种电子设备，电子设备包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现前述实施例的水下网络数据传输路径确定方法或传输方法。本发明实施例的电子设备包括但不限于手机、平板电脑、电脑及车载电脑等任意智能终端。
100.上述方法实施例中的内容均适用于本设备实施例中，本设备实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
101.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现前述实施例的水下网络数据传输路径确定方法或传输方法。
102.本发明实施例还提供一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行前述实施例的水下网络数据传输路径确定方法或传输方法。
103.本技术的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清
楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
104.应当理解，在本技术中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
105.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
106.集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括多指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，简称rom)、随机存取存储器(random access memory，简称ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序的介质。
107.以上，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。