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龙图腾网恭喜厦门大学申请的专利一种基于分块引导网络的水声传感网路由方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116388887B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-04发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310396882.7，技术领域涉及：H04W4/38；该发明授权一种基于分块引导网络的水声传感网路由方法是由陈友淦;赵矣昊;董妍函;万磊;陈哲扬;黄身钦;许肖梅设计研发完成，并于2023-04-14向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于分块引导网络的水声传感网路由方法在说明书摘要公布了：一种基于分块引导网络的水声传感网路由方法，涉及水下通信。在水声传感网中通过广播GUIDE数据包构建引导网络，根据节点到达目的地的跳数和节点剩余能量，进行传输节点路径选择。对引导网络进行分块，划分成多个引导网络单元，每个引导网络单元设置一个头节点，负责在引导网络失效时对引导网络进行修复。当引导网络单元失效时，网络单元的头节点重新发送GUIDE包，GUIDE包仅在引导网络单元内传输，对该网络单元进行修复。当整个水声传感网中50％以上的引导网络单元失效时，则对整体网络进行修复。完善引导网络修复机制，以减少网络重建消耗的能量和产生的时延，得到一个可降低网络能耗、提高网络整体生存周期的路由解决方案。

本发明授权一种基于分块引导网络的水声传感网路由方法在权利要求书中公布了：1.一种基于分块引导网络的水声传感网路由方法，其特征在于包括以下步骤： 1假设水声传感网的水声传感器节点随机分布，表示为节点1，节点2，节点3，…；网络中1跳的最大传输范围为Rkm；水面分布多个Sink节点，相邻Sink节点的间距为4Rkm，表示为sink1，sink2，sink3，…；Sink节点同时配备声学调制解调器和无线电调制解调器，不仅可以与水声传感器节点通过声学链路通信，与其他Sink节点建立无线电通信链路，将信息传输至岸基控制中心； 2定义5种数据包类型，包括：GUIDE包、QUERY包、ACK包、DATA包、CHECK包；其中，GUIDE包用于建立引导网络，QUERY包和ACK包用于选择最优下一跳中继，DATA包用于发送数据，并与CHECK包共同检测引导网络的有效性；假设网络中每个节点都能够在同一时间接收到这5种数据包； 3GUIDE数据包由4个字段构成，分别为：TypeID、TotalGUIDEPacketSequenceNumberTGPSN、GUIDEPacketSequenceNumberGPSN和HCg；TGPSN表示对于整体引导网络进行更新时，Sink节点发送的GUIDE包数量；GPSN表示对引导网络单元进行更新时，单元头节点发送的GUIDE包数量；由于节点的移动性，引导网络必须不定期地更新自己，以确保引导信息的有效性；TGPSN和GPSN用于区分不同轮次更新所发送的GUIDE包； 每个水声传感器节点和Sink节点都拥有一个本地存储区，用于储存引导网络信息，网络信息包括TGPSN、GPSN和HC，建立引导网络的方法如下： 3.1Sink节点：Sink节点的HC始终设置为0，在引导网络建立阶段，每个Sink节点向邻居节点发送一个相同的GUIDE包，每个Sink节点中的TGPSN值在第一轮更新时初始化为1，并随着整体网络的更新轮次逐个递增，GPSN值的更新则在步骤9中阐述； 3.2水声传感器节点：对于节点i，其TGPSN、GPSN和HC值分别用TGPSNi、GPSNi和HCi表示；初始时TGPSNi＝0，GPSNi＝0，HCi＝Ninf，其中Ninf表示一个足够大的数；当Sink节点生成并广播GUIDE数据包后，节点i收到数据包时，首先会将自己本地存储区中的TGPSNi、GPSNi和HCi内容，与GUIDE数据包内对应内容进行比较，如果TGPSN大于TGPSNi，或TGPSN等于TGPSNi但GPSN大于GPSNi，则用TGPSN和GPSN更新自己的本地存储区，并更新HCi为HCg+1，同时将GUIDE包中HCg更新为HCg+1继续将其转发给相邻节点；当TGPSN和GPSN与存储区内对应内容相等时，若HCi大于HCg+1，则也会更新HCi，并且同前面一样，继续转发给相邻节点；直到所有可达节点收到GUIDE包； 4初次建立引导网络后，需要对引导网络进行分块：以Sink节点为圆心、2跳的传输范围为半径，划分出一个引导网络单元；其他节点，同样以2跳传输范围半径构建引导网络单元，并确保单元内节点都通过引导网络相连，且最小跳数节点仅有一个；定义每个引导网络单元的最小跳数节点为该引导网络单元的头节点； 5当节点收到DATA包时，启动最优中继选择：该节点向邻居节点广播一个QUERY数据包，同时启动定时时间为Ttimer的定时器： 其中，R为1跳的最大传输范围，vwater为水中的声速；QUERY包由5个字段组成，分别为：TypeID、SenderID、SourceID、DPSN和QUERY包发送节点的跳数HCq，SenderID是QUERY包发送节点的标识符；正常情况下，一个节点对同一个DATA包的转发次数不超过一次，因此每个节点的本地存储区还会存储其转发过的DATA包ID，即SourceID和DPSN的组合，以防止重复转发； 6接收到QUERY包的邻居节点会比较自己的HC与QUERY包中的HCq大小，若该邻居节点的HC较小，说明该节点与Sink节点的距离更近，是合格的下一跳中继，发送一个ACK数据包；ACK数据包由5个字段组成，分别为TypeID、ReceiverID、SenderID以及ACK包发送方的能量Energy和跳数HCa，其中ReceiverID字段用于指定ACK包的接收节点；若邻居节点的HC大于或等于QUERY包的HCq，则丢弃QUERY包； 7当定时器TtimeR定时结束时，开始根据收到的ACK包确定中继节点的转发优先级，转发优先级由HC和复合度量Cij共同决定，其中： 其中，eI是中继候选节点i的剩余能量，ε为能量阈值，算符[x,y]+表示x和y中较大的数，dij表示QUERY包发送节点j与中继候选节点i之间的欧式距离；HC最小的节点优先级最高，当多个节点的HC同时最小时，Cij值最大的节点有最高的转发优先级，成为下一跳中继，QUERY包发送节点记录最优下一跳中继的ID以及收到其ACK包的时间T； 由于QUERY包和ACK包都非常小，忽略其传输和接收时间，因此，在步骤5中，收到QUERY包的节点会立刻向邻居广播一个QUERY包，并按照步骤6、步骤7继续寻找最优下一跳中继； 8由于节点的移动性，数据包转发可能会在以下两种情况下中断，分别针对这两种情况提出数据包转发的保护机制： 8.1考虑节点移动性，当最优下一跳中继的位置可能在接收到DATA包之前发生变化、导致DATA包转发失败时，应该增强传输功率，增加通信范围；增加的通信范围Dp可表示为： Dp＝2vnode·3其中，vnode为水声传感器节点的随洋流移动的速度； 8.2在极端情况下，当通信范围R内无法满足至少有一个合格的中继候选节点时：QUERY包发送方在定时器Ttimer结束时仍然收不到任何ACK包，找不到最优下一跳中继，那么，QUERY包发送方就必须降低邻居成为中继候选节点的标准，即允许HC与自己相等或比自己小的节点成为中继候选节点，通过不断增加QUERY包的HC值，直到找到中继候选；当该极端情况出现时，说明该引导网络单元失效，需要进行更新；如果一个DATA包或CHECK包在转发过程中遇到该极端情况，则将包内US置为1，当引导网络单元的头节点收到该DATA包或CHECK包后，先将包内US置0继续发送，然后开始更新引导网络单元； 9当一个引导网络单元的头节点开始更新引导网络单元时，首先向周围邻居节点发送一个相同的GUIDE数据包，该GUIDE数据包中TGPSN的值不随单元更新的轮次改变，GPSN的值则随单元每轮更新累加，单元内的水声传感器节点按照步骤3中的规则对内部存储空间的GPSN和HC进行更新，并继续发送GUIDE包，直到GUIDE包发送到其他单元的头节点被丢弃，当引导网络头节点发送GUIDE数据包后，会进入一段保护时间t，表示为： 在该时间内引导网络单元头节点不会发送新的GUIDE包； 10当网络整体中出现50％以上的引导网络单元失效或处于保护时间时，可认为整个网络失效，需对整体网络进行更新；由Sink节点重新发送GUIDE包，该GUIDE包中TGPSN的值增加，GPSN的值归零，并按步骤3和步骤4重新构建引导网络和划分引导网络单元，Sink节点发送GUIDE数据包后，也会进入保护时间，在该时间内Sink节点不会发送新的GUIDE包。

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