CN102223671A - 无线多跳网络中数据传输的方法和通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了无线多跳网络中数据传输的方法和通信设备。该方法包括：接收源节点经由多条路径发送的路由请求消息，路由请求消息收集有路径的链路信息；根据每条路径的链路信息，在所述多条路径中确定候选路径；基于每条候选路径的链路信息，计算每条候选路径的第一概率；对于每条候选路径，向源节点发送携带有期望流量信息的路由响应消息，该路由响应消息收集有该候选路径上的各节点及其邻居节点的期望负载信息；接收源节点在根据第二概率选择的候选路径上发送的数据包。该通信设备包括第一接收模块、确定模块、第一计算模块、发送模块和第二接收模块。通过所提供的方法和通信设备，能够降低数据流之间的干扰，提高数据流和网络的吞吐量。

Description

无线多跳网络中数据传输的方法和通信设备

技术领域

本发明涉及无线多跳网络系统，特别地，涉及无线多跳网络系统中数据传输的方法和通信设备。

背景技术

无线多跳网络是指由无线方式通过多跳连接起来的网络，例如移动自组织网络(ad-hoc)、无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，简称WSN)、无线Mesh网络(Wireless Mesh Network，简称WMN)等。在无线多跳网络中，可能存在多条从源节点到目的节点的路径，每条路径可能包含一个或多个中间节点。这使得当源节点需要将数据流发送给目的节点时，存在多条可使用的路径，并且网络中的任意节点可能同时作为多个数据流的中间节点。

因此，有可能在某些节点或某些相邻节点间的链路上存在过多的数据流量，引起网络拥塞，降低网络传输性能。目前，在无线多跳网络的数据传输中，面临的一个最主要的问题是如何提高数据流的吞吐量，从而从全局上提高网络的吞吐量。

应用于无线多跳网络中的一种典型的多路径路由协议是多路径源路由(Multipath Source Routing，简称为MSR)协议。MSR协议对动态源路由(Dynamic Source Routing，简称为DSR)协议进行了扩展，可以为数据流选择多条从源节点到目的节点的路径。MSR协议要求中间节点通过增加存储开销来记录从源节点到目的节点的所有的路径信息，从而使得中间节点可以获得多条到达目的节点的路径。MSR协议首先进行路径选择，然后进行路径使用。在路径选择方面，将包往返时间作为路由依据，包往返时间越小说明路径质量越好，将在该路径上传输更多的流量。MSR协议为数据流选出包往返时间较小且不使用相同中间节点的多条路径。在路径使用方面，为了实现数据流的流量在多条路径间的均衡，每个中间节点需要把流量合理地分配到多条到达目的节点的路径上。中间节点基于所选择的每条路径的包往返时间和在不同路径之间切换的频率，可以计算出所选择的每条路径的权值。

在MSR协议等多路径路由协议中，在选择路径时没有考虑到无线多跳网络中不同数据流之间的干扰，使得当数据流在所选择的路径上传输时可能受到其他数据流带来的干扰，从而影响数据流的流量，降低网络的吞吐量。

发明内容

本发明实施例提供了无线多跳网络中数据传输的方法和通信设备，能够降低数据流之间的干扰，提高数据流的吞吐量和网络的吞吐量。

一方面，本发明实施例提供了一种无线多跳网络中数据传输的方法，该方法包括：接收源节点经由多条路径发送的用于请求待发送的数据流的传输路径的路由请求消息，经由每条路径的路由请求消息收集有该路径的相邻节点之间链路的链路信息；根据每条路径的链路信息，在所述多条路径中确定至少一条候选路径；基于每条候选路径的链路信息，计算每条候选路径被期望使用的第一概率；对于每条候选路径，向源节点发送携带有基于该候选路径的第一概率的期望流量信息的路由响应消息，以对经由该候选路径的路由请求消息进行响应，该路由响应消息收集有该候选路径上的各节点及其邻居节点的表示被期望承载的流量的期望负载信息；接收源节点在根据每条候选路径实际被使用的第二概率而选择的候选路径上发送的数据流的数据包，其中每条候选路径的第二概率由源节点根据期望负载信息和期望流量信息来确定。

另一方面，本发明实施例提供了一种无线多跳网络中数据传输的方法，该方法包括：经由多条路径向目的节点发送用于请求待发送的数据流的传输路径的路由请求消息，经由每条路径的路由请求消息收集有该路径的相邻节点之间链路的链路信息；对于每条候选路径，接收携带有基于该候选路径的第一概率的期望流量信息的路由响应消息，该候选路径的第一概率由目的节点基于每条候选路径的链路信息确定，该路由响应消息收集有该候选路径上的各节点及其邻居节点的表示被期望承载的流量的期望负载信息，该候选路径由目的节点在所述多条路径中根据每条路径的链路信息而确定；对于每条候选路径，根据经由该候选路径的路由响应消息携带的期望流量信息和期望负载信息计算使用该候选路径的第二概率；对于每条候选路径，以该候选路径的第二概率使用该候选路径而向目的节点发送数据流的数据包。

再一方面，本发明实施例提供了一种无线多跳网络中用于数据传输的通信设备，该通信设备包括：第一接收模块，用于接收源节点经由多条路径发送的用于请求待发送的数据流的传输路径的路由请求消息，经由每条路径的路由请求消息收集有该路径的相邻节点之间链路的链路信息；确定模块，用于根据每条路径的链路信息，在所述多条路径中确定至少一条候选路径；第一计算模块，用于基于每条候选路径的链路信息，计算每条候选路径被期望使用的第一概率；发送模块，用于对于每条候选路径，向源节点发送携带有基于该候选路径的第一概率的期望流量信息的路由响应消息，以对经由该候选路径的路由请求消息进行响应，该路由响应消息收集有该候选路径上的各节点及其邻居节点的表示被期望承载的流量的期望负载信息；第二接收模块，用于接收源节点在根据每条候选路径实际被使用的第二概率而选择的候选路径上发送的数据流的数据包，其中每条候选路径的第二概率由源节点根据期望负载信息和期望流量信息来确定。

又一方面，本发明实施例提供了一种无线多跳网络中用于数据传输的通信设备，该通信设备包括：第一发送模块，用于经由多条路径向目的节点发送用于请求待发送的数据流的传输路径的路由请求消息，经由每条路径的路由请求消息收集有该路径的相邻节点之间链路的链路信息；接收模块，用于对于每条候选路径，接收携带有基于该候选路径的第一概率的期望流量信息的路由响应消息，该候选路径的第一概率由目的节点基于每条候选路径的链路信息确定，该路由响应消息收集有该候选路径上的各节点及其邻居节点的表示被期望承载的流量的期望负载信息，该候选路径由目的节点在所述多条路径中根据每条路径的链路信息而确定；计算模块，用于对于每条候选路径，根据经由该候选路径的路由响应消息携带的期望流量信息和期望负载信息计算使用该候选路径的第二概率；第二发送模块，用于对于每条候选路径，以该候选路径的第二概率使用该候选路径而向目的节点发送数据流的数据包。

另一方面，本发明实施例提供了一种无线多跳网络中用于数据传输的通信设备，该通信设备包括：第一接收模块，用于接收源节点经由第一路径向目的节点发送的请求待发送的数据流的传输路径的路由请求消息；第一记录模块，用于将第一路径上的该通信设备与相邻节点之间链路的链路信息记录在路由请求消息中；第一发送模块，用于经由第一路径向目的节点发送记录有链路信息的路由请求消息；第二接收模块，用于接收目的节点经由第一路径向源节点发送的响应于路由请求消息的路由响应消息；第一获取模块，用于从路由响应消息中获取第一路径的基于链路信息的期望流量信息；计算模块，用于根据获取的期望流量信息，计算该通信设备的表示被期望承载的流量的期望负载信息；第二获取模块，用于获取所有邻居节点的期望负载信息；第二记录模块，用于将所计算的期望负载信息和所获取的期望负载信息记录在路由响应消息中；第二发送模块，用于经由第一路径向源节点发送记录有期望负载信息的路由响应消息。

基于上述的技术方案，通过路由请求消息收集的链路信息计算第一概率，根据第一概率可以得到候选路径上各节点及其邻居节点的期望负载信息，从而可以确定数据流之间可能存在的相互干扰。基于反映数据流之间相互干扰的期望负载信息可以计算得到第二概率，并使用第二概率选择传输数据流所使用的候选路径，从而可以避免使同一节点承载过多的流量，使网络中的负载更加均衡。因此，在路径使用方面降低了数据流之间的相互干扰，提高了数据流的吞吐量和网络的吞吐量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例的由目的节点执行的数据传输的方法的流程图。

图2示出了根据本发明实施例的确定候选路径的方法的流程图。

图3示出了根据本发明实施例的向源节点发送路由响应消息的过程中所执行的操作的流程图。

图4示出了根据本发明实施例的由源节点执行的数据传输的方法的流程图。

图5示出了根据本发明实施例的计算第二概率的方法的流程图。

图6示出了在给定无线多跳网络中利用本发明实施例提供的数据传输方法选择路径并使用路径传输数据流的例子的示意图。

图7示出了将根据本发明实施例的数据传输的方法与现有方法比较的示意图。

图8示出了根据本发明实施例的无线多跳网络中用于数据传输的通信设备的结构框图。

图9示出了根据本发明实施例的无线多跳网络中用于数据传输的通信设备的另一结构框图。

图10示出了根据本发明实施例的无线多跳网络中用于数据传输的通信设备的再一结构框图。

图11示出了根据本发明实施例的无线多跳网络中用于数据传输的通信设备的又一结构框图。

图12示出了根据本发明实施例的无线多跳网络中用于数据传输的通信设备的再一结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的所述实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

首先结合图1描述根据本发明实施例的由目的节点执行的数据传输的方法100。

如图1所示，方法100包括如下步骤：

在S110中，接收源节点经由多条路径发送的用于请求待发送的数据流的传输路径的路由请求消息，经由每条路径的路由请求消息收集有该路径的相邻节点之间链路的链路信息；

在S120中，根据每条路径的链路信息，在多条路径中确定至少一条候选路径；

在S130中，基于每条候选路径的链路信息，计算每条候选路径被期望使用的第一概率；

在S140中，对于每条候选路径，向源节点发送携带有基于该候选路径的第一概率的期望流量信息的路由响应消息，以对经由该候选路径的路由请求消息进行响应，该路由响应消息收集有该候选路径上的各节点及其邻居节点的表示被期望承载的流量的期望负载信息；

在S150中，接收源节点在根据每条候选路径实际被使用的第二概率而选择的候选路径上发送的数据流的数据包，其中每条候选路径的第二概率由源节点根据期望负载信息和期望流量信息来确定。

目的节点在多条路径上接收到来自源节点的路由请求消息，路由请求消息用于为源节点中待传输的数据流请求从源节点到目的节点的路径，并且随着路由请求消息在它所经由的路径上传输，它将收集所经由的路径上各链路的链路信息。根据路由请求消息收集的链路信息，目的节点可以在它接收到路由请求消息的多条路径中确定至少一条候选路径。针对所确定的每条候选路径，目的节点可以利用每条候选路径的链路信息，计算每条候选路径被期望使用的第一概率。计算出每条候选路径的第一概率之后，对于每条候选路径，目的节点可以基于该候选路径的第一概率计算该候选路径的期望流量信息，该期望流量信息表示该候选路径被期望承载的流量。然后，目的节点将该候选路径的期望流量信息携带在将经由该候选路径的路由响应消息中，并响应于来自该候选路径的路由请求消息将路由响应消息发送出去。对于每条候选路径，目的节点向源节点所发送的路由响应消息在该候选路径上传输的过程中，将收集该候选路径上的每个节点及其邻居节点的表示被期望承载的流量的期望负载信息。节点的期望负载信息可以是基于经由该节点的所有路由响应消息中携带的期望流量信息计算得到的。当源节点从所有候选路径接收到路由响应消息之后，根据所有路由响应消息中携带的期望流量信息和期望负载信息，可以计算出每条候选路径实际被使用的第二概率。源节点基于第二概率选择候选路径，并在依第二概率选择出的候选路径上发送待传输的数据流的数据包，而目的节点将可以接收到这些依第二概率从多条候选路径上发送过来的同一数据流的数据包。

根据本发明实施例提供的无线多跳网络中数据传输的方法，通过路由请求消息收集的链路信息计算第一概率，根据第一概率可以得到候选路径上各节点及其邻居节点的期望负载信息，从而可以确定数据流之间可能存在的相互干扰。基于反映数据流之间相互干扰的期望负载信息可以计算得到第二概率，并使用第二概率选择传输数据流所使用的候选路径，从而可以避免使同一节点承载过多的流量，使网络中的负载更加均衡。因此，在路径使用方面降低了数据流之间的相互干扰，提高了数据流的吞吐量和网络的吞吐量。

具体地，在S110中，接收源节点经由多条路径发送的用于请求待发送的数据流的传输路径的路由请求消息，经由每条路径的路由请求消息收集有该路径的相邻节点之间链路的链路信息。

路由请求消息用于请求待发送的数据流的传输路径，它可以是对DSR协议中定义的路由请求报文(Route Request，简称为RREQ)的扩展，使得路由请求报文可以在经由的路径上的每个节点处不仅记录下经过了该节点，还收集在该路径上以该节点为链路一端的链路相应的链路信息。路由请求消息也可以是专门定义的消息，不仅可以请求待发送的数据流的传输路径，还可以在传输过程中收集所经由的路径上的链路信息。当然，路由请求消息还可以是其他现有的用于请求传输路径的控制消息，利用这些控制消息的保留字段来记录所经由的路径上的链路信息。

路由请求消息可以记录下所经过的路径上的各节点，使得目的节点可以知道该路由请求消息所经由的路径。路由请求消息也可以不将经由的路径显式地提供给目的节点，而由所经过的中间节点将上一跳、下一跳与请求路径的数据流相关联，由中间节点通过存储的路径信息来隐式保存路由请求消息经过的路径。从而，通过路由请求消息可以发现从源节点到目的节点的路径，并且该路径与该路由请求消息之间存在对应关系。

路由请求消息所经由的路径上的节点，将该节点知道的以该节点为一端的在该路径上的链路的链路信息记录在路由请求消息中，使得路由请求消息在传输过程中可以收集到链路信息。节点所知道的路径上的链路信息可以是以该节点为一端的一条链路(路径请求消息来自的链路，或者路由请求消息发送出去的链路)，也可以是以该节点为一端的两条链路。

链路信息是与路径上相邻节点之间的链路有关的信息。链路信息可以包括前向丢包率、反向丢包率、链路带宽、链路两端节点及其邻居节点等。通过链路信息可以知道该链路的相关参数，也可以知道该链路的传输质量等。

在S120中，根据每条路径的链路信息，在多条路径中确定至少一条候选路径。

候选路径是由目的节点确定的可以用于传输数据流的路径。

根据本发明的一个实施例，可以通过如图2所示的确定候选路径的方法200来在目的节点接收到路由请求消息的多条路径中确定至少一条候选路径。

在S210中，将多条路径分成至少一个集合，使得每个集合中任意一条路径的任何中间节点都不属于该集合中其他路径的任何中间节点的邻居节点。

所述的多条路径是目的节点接收到路由请求消息的多条路径。目的节点将这些路径分成至少一个集合，使得每个集合中的路径干扰不相关。干扰不相关是指路径相互独立，没有干扰。也就是说，集合中每条路径的任何中间节点与集合中其他路径的任何中间节点没有邻居关系。节点之间的邻居关系是指一个节点可以感知到另一个节点的信号传输，造成另一个节点传输的信号为该节点的传输带来噪声干扰，影响该节点。与一个节点具有邻居关系的节点被称为该节点的邻居节点。

可以根据路径的中间节点及其邻居节点的信息来将路径分成集合。目的节点可以从路由请求消息中确定路径所包含的中间节点。中间节点可以将其邻居节点的信息在路由请求消息通过它时一起记录在路由请求消息中，使得目的节点还可以从路由请求消息中确定中间节点的邻居节点。当然，在网络中由于节点之间的相互通信，使得目的节点可以提前确定网络中各节点之间的邻居关系，在目的节点确定了路径的中间节点之后，可以结合自己提前已知的邻居关系，确定中间节点的邻居节点。通过将具有互为邻居关系的中间节点的路径分在不同的集合中，可以完成对多条路径的分组。得到的集合中，可以具有多条路径，也可以只有一条路径，只要集合中任意一条路径的任何中间节点都不属于该集合中其他路径的任何中间节点的邻居节点即可。

在S220中，将所述至少一个集合中具有最多路径的一个集合中的路径确定为候选路径。

在所分成的所有集合中，哪个集合具有最多的路径，该集合中的路径就被确定为候选路径。在一些情况下，还可以设置候选路径的最大数量，此时确定的候选路径个数不能超过设置的最大数量，如果超过了，则在具有最多路径的一个集合中任意选择最大数量条路径作为候选路径。

通过将最多的干扰不相关的路径确定为候选路径，能够为数据流的传输提供尽可能多的独立的候选路径，并且使得数据流在多条路径上传输时，不会受到来自数据流本身的干扰。

根据本发明的一个实施例，在S120在多条路径中确定至少一条候选路径之前还可以包括：基于每条路径的链路信息，计算每条路径的传输时间。

期望传输时间是统计意义上的物理量，可以用于表示数据在节点之间的传输时间的期望值。路径的链路信息是路径上每条链路的链路信息，可以包括每条链路的前向丢包率(或前向成功传输率)、反向丢包率(或反向成功传输率)、链路带宽等。根据每条链路的链路信息，可以计算该链路的期望传输时间。根据每条路径的所有链路的期望传输时间，可以得到该路径的期望传输时间。

例如，可以采用如下方式计算出路径的期望传输时间。

首先，对于路径的每条链路，根据该链路的链路信息计算该链路的期望传输时间：

$\mathrm{ET}{T}_i=\frac{S}{(1-d_f)(1-d_r)B_i}---\left(1\right)$

其中，ETT_i表示链路i的期望传输时间，d_f表示前向丢包率、1-d_f表示前向成功传输率，d_r表示反向丢包率、1-d_r表示反向成功传输率，B_i表示链路i的带宽，S表示数据包的大小，也就是路由请求消息数据包的大小，可以从路由请求消息中得到。

计算出路径上各链路的期望传输时间之后，可以计算出路径的期望传输时间：

${\mathrm{ETT}}_n=\underset{i\∈n}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{ETT}}_i---\left(2\right)$

其中，ETT_n表示路径n的期望传输时间，ETT_i表示链路i的期望传输时间，i∈n表示链路i在路径n上。

当然，也可以为路径的各链路分配不同的权重来计算路径的期望传输时间。该权重可以与链路的带宽、传输质量等有关。

在计算出路径的期望传输时间之后，在S120中，可以基于每条路径的期望传输时间，在多条路径中确定至少一条候选路径。而在S140中，可以基于每条候选路径的期望传输时间，计算每条候选路径被期望使用的第一概率。

根据本发明的一个实施例，在计算出路径的期望传输时间之后，在方法200的S210将多条路径分成至少一个集合之前还可以包括S205，将多条路径中期望传输时间小于阈值的路径确定为初选路径。

阈值可以是提前设置的固定值，也可以是动态计算的值。当阈值是动态计算得到的值时，它可以是多条路径的所有期望传输时间中最小值的预定倍数，例如当前所有期望传输时间的最小值的两倍。

当路径的期望传输时间大于等于阈值时，将该路径排除，确定候选路径时不将该路径考虑在内。当路径的期望传输时间小于阈值时，将该路径确定为初选路径。在所确定的所有初选路径中确定候选路径。此时，在S220中，在初选路径中确定至少一条候选路径。

借助于路径的期望传输时间，可以首先排除期望传输时间过长的路径。这些被排除的路径由于期望传输时间过长，导致传输速率慢，吞吐量低，本身就不适合用作数据流传输的路径。因此，提前将一些传输速率慢的路径排除，不仅可以简化候选路径的确定过程，因为候选路径所来自的路径数量减少了，而且可以使所确定的候选路径在传输速率方面满足要求。

依赖于计算出的路径的期望使用时间，在方法200的S220中，当出现至少两个具有相同的最多路径的集合时，可以在具有相同的最多路径的至少两个集合中，将各路径的期望传输时间总和最小的一个集合中的路径确定为候选路径。例如，当S210中分成的所有集合中有两个集合A和B具有最多的三条路径，则分别计算集合A和B中每条路径的期望传输时间之和，假设集合A中三条路径的期望传输时间分别是5、6、6，集合B中三条路径的期望传输时间分别是7、4、5，则将集合B中的三条路径确定为候选路径。

借助于路径的期望传输时间，可以进一步确定出更优的候选路径，使得数据流在所确定的候选路径上传输时，从整体上具有更短的传输时间，更快的传输速率。

在S130中，基于每条候选路径的链路信息，计算每条候选路径被期望使用的第一概率。

第一概率是路径被期望使用的概率，是针对将传输的数据流本身得到的偏好使用路径的概率。可以利用每条候选路径的期望传输时间计算每条候选路径的第一概率。例如，可以采用如下的方式计算每条候选路径的第一概率：

${\mathrm{Pre}}_f^n=\frac{1/{\mathrm{ETT}}_f^n}{\underset{n\∈P_f}{\mathrm{\Σ}}1/{\mathrm{ETT}}_f^n}---\left(3\right)$

其中，Pre_f ⁿ表示将传输的数据流f在候选路径n上的第一概率，ETT_f ⁿ表示将传输的数据流f在候选路径n上的期望传输时间，P_f表示所有将传输数据流f的候选路径。

当然，计算第一概率时，也可以为每条候选路径分配不同的权重。例如该权重与候选路径的节点个数、最小链路带宽、期望传输时间等有关。除了利用路径的期望传输时间计算第一概率之外，本领域技术人员还可以想到利用其他的路径传输参数来计算第一概率，例如，使用每条候选路径的包往返时间或者期望传输次数。用其他路径传输参数替换表达式(3)中的期望传输时间来计算第一概率。

在S140中，对于每条候选路径，向源节点发送携带有基于该候选路径的第一概率的期望流量信息的路由响应消息，以对经由该候选路径的路由请求消息进行响应，该路由响应消息收集有该候选路径上的各节点及其邻居节点的表示被期望承载的流量的期望负载信息。

对于每条候选路径，响应于来自该候选路径的路由请求消息，向源节点沿着该候选路径发送路由响应消息。

路由响应消息可以是对DSR协议中定义的路由回复报文(Route Reply，简称为RREP)的扩展，使得路由回复报文不仅可以携带第一概率，还可以在经由的路径上的每个节点处收集该节点及其邻居节点的期望负载信息。路由响应消息也可以是专门定义的用于响应路由请求消息的消息，该消息不仅可以携带第一概率，还可以在传输过程中收集所经由的路径上各节点及其邻居节点的期望负载信息。当然，路由响应消息还可以是其他现有的用于响应传输路径请求的控制消息，利用这些控制消息的保留字段来携带第一概率并记录所经由的路径上各节点及其邻居节点的期望负载信息。

路由响应消息传输的路径与该路由响应消息所响应的路由请求消息传输的路径重合，即路由请求消息和该路由请求消息的路由响应消息在相同的路径上传输，所不同的是路由请求消息从源节点传输到目的节点，而路由响应消息从目的节点传输到源节点。路由响应消息可以将它传输的路径显式地携带在路由响应消息中，中间节点根据携带的路径信息来转发路由响应消息。路由响应消息中也可以不包含传输的路径，而由中间节点根据之前接收相应的路由请求消息时存储的路径关系来转发路由响应消息。

对于每条候选路径，路由响应消息中携带有基于该候选路径的第一概率的期望流量信息。期望流量信息用于表示该候选路径被期望承载的流量。

根据本发明的一个实施例，在图3中示出了向源节点发送路由响应消息的过程中所执行的操作的流程图。

在S310中，对于每条候选路径，获取来自源节点的表示数据流的流量需求的需求信息。

通常可以用三个参数来简单表示一个数据流，分别是源节点、目的节点、流量需求。流量需求反映数据流期望得到的速率或吞吐量以满足业务需求。例如视频的流量需求通常大于图片的流量需求。

所获取的需求信息可以被携带在路由请求消息中使目的节点可以获取，也可以利用其他消息将数据流的需求信息发送给目的节点，还可以是提前设置的不随具有数据流改变的一个值。

在S320中，对于每个候选路径，根据该候选路径的第一概率和所获取的需求信息，计算该候选路径的期望流量信息。

可以根据如下方式计算候选路径的期望流量信息：

${\mathrm{EF}}_f^n=t_f\×{\mathrm{Pre}}_f^n---\left(4\right)$

其中，EF_f ⁿ表示将传输的数据流f在候选路径n上的期望流量信息，t_f表示将传输的数据流f的流量需求，Pre_f ⁿ表示将传输的数据流f在候选路径n上的第一概率。

在S330中，对于每条候选路径，向源节点发送携带有所计算的期望流量信息的路由响应消息。

对于每条候选路径，当目的节点计算出该候选路径的期望流量信息之后，就将该期望流量信息携带再将经由该候选路径向源节点发送的路由响应消息中，从该候选路径发送出去。

携带有期望流量信息的路由响应消息，不仅可以告诉源节点该候选路径被期望承载的流量，还可以告诉路由响应消息所经过的节点它将承载的期望流量。从而，为第二概率的计算提供基础。

路由响应消息在传输的过程中，将收集所经由的候选路径上的各节点及其邻居节点的期望负载信息。节点的期望负载信息表示该节点被期望承载的流量，可以是所有数据流通过该节点发送的流量之和。可以通过节点接收到的所有路由响应消息中携带的期望流量信息来计算节点的期望负载信息，计算如下：

${\mathrm{load}}_i=\underset{i\∈n,\∀f\∈F}{\mathrm{\Σ}}{t}_f\×{\mathrm{Pre}}_f^n---\left(5\right)$

其中，load_i表示节点i的期望负载信息，t_f表示数据流f的流量需求，Pre_f ⁿ表示数据流f在路径n上的第一概率，t_f×Pre_f ⁿ表示路径n的期望流量信息，i∈n表示节点i在路径n上，F表示网络中传输的所有数据流。

通过节点的期望负载信息，可以知道网络中所有数据流对该节点的使用程度。当多个数据流都需要通过同一个节点时，将产生数据流之间的干扰，对这些数据流的传输都将产生影响，因此需要对期望负载信息较大即承担更多数据流的更多期望流量的节点进行合理使用，使不同的数据流可以在不同的时刻使用包含该节点的路径，并可以以不同的频率来使用包含该节点的路径，尽量避免在期望负载信息较大的节点处出现拥塞。

当路由响应消息经过一个节点时，该节点从路由响应消息中获取期望流量信息，按照表达式(5)来修改自己的期望负载信息，然后将自己的期望负载信息和通过其他消息(例如Hello报文(你好报文)等)从邻居节点获取的邻居节点的期望负载信息记录在路由响应消息中，再将路由响应消息发送给下一个节点。在一些实现方式中，节点可以周期性地检测自己和邻居节点的期望负载信息，当发现期望负载信息有变化时，则重新将路由响应消息发送给源节点，以做到期望负载信息的及时更新。

在S150中，接收源节点在根据每条候选路径实际被使用的第二概率而选择的候选路径上发送的数据流的数据包，其中每条候选路径的第二概率由源节点根据期望负载信息和期望流量信息来确定。

目的节点从所确定的候选路径上接收来自源节点的数据流的数据包。每条候选路径被使用来传输数据包的概率符合源节点根据路由响应消息中携带的期望负载信息和期望流量信息计算出的第二概率。如何计算第二概率将在下文中进行详细描述。

根据本发明实施例提供的无线多跳网络中数据传输的方法，通过路由请求消息收集的链路信息计算第一概率，根据第一概率可以得到候选路径上各节点及其邻居节点的期望负载信息，从而可以确定数据流之间可能存在的相互干扰。基于反映数据流之间相互干扰的期望负载信息可以计算得到第二概率，并使用第二概率选择传输数据流所使用的候选路径，从而可以避免使同一节点承载过多的流量，使网络中的负载更加均衡。因此，在路径使用方面降低了数据流之间的相互干扰，提高了数据流的吞吐量和网络的吞吐量。

下面，将参考图4描述根据本发明是实例的由源节点执行的数据传输的方法400的流程图。

如图4所示，方法400包括如下步骤：

在S410中，经由多条路径向目的节点发送用于请求待发送的数据流的传输路径的路由请求消息，经由每条路径的路由请求消息收集有该路径的相邻节点之间链路的链路信息；

在S420中，对于每条候选路径，接收携带有基于该候选路径的第一概率的期望流量信息的路由响应消息，该候选路径的第一概率由目的节点基于每条候选路径的链路信息确定，该路由响应消息收集有该候选路径上的各节点及其邻居节点的表示被期望承载的流量的期望负载信息，该候选路径由目的节点在多条路径中根据每条路径的链路信息而确定；

在S430中，对于每条候选路径，根据经由该候选路径的路由响应消息携带的期望流量信息和期望负载信息计算使用该候选路径的第二概率；

在S440中，对于每条候选路径，以该候选路径的第二概率使用该候选路径而向目的节点发送数据流的数据包。

源节点经由多条路径向目的节点发送路由请求消息，用于请求从源节点到目的节点用于传输待发送的数据流的传输路径，路由请求消息在所经由的路径上收集该路径的链路信息。接收到路由请求消息的目的节点根据多条路径的链路信息确定候选路径，并根据候选路径的链路信息计算该候选路径的第一概率，再基于该候选路径的第一概率计算出该候选路径的期望流量信息，将所计算的该候选路径的期望流量信息携带在路由响应消息中经由该候选路径发送给源节点，以响应源节点从该候选路径发送的路由请求消息。路由响应消息在传输的过程中收集所经由的路径上各节点及其邻居节点的期望负载信息，以用于计算候选路径实际被使用的第二概率。对于每条候选路径，当源节点从该候选路径接收到路由响应消息后，源节点从其中获取期望流量信息和期望负载信息。然后源节点基于所获取的期望流量信息和期望负载信息，计算每条候选路径实际被使用的第二概率。每条候选路径的第二概率被计算出来之后，源节点按照每条候选路径的第二概率来使用相应的候选路径，也就是每条候选路径被选择来使用的概率等于其第二概率，在所选择的候选路径上发送数据流的数据包，使数据流从多条候选路径发送给目的节点。

根据本发明实施例提供的无线多跳网络中数据传输的方法，通过发送的路由请求消息来收集链路信息以帮助目的节点计算第一概率，并通过接收到的路由响应消息来获取候选路径各节点及其邻居节点的基于第一概率的期望负载信息，从而可以确定数据流之间可能存在的相互干扰。基于反映数据流之间相互干扰的期望负载信息可以计算得到第二概率，并使用第二概率选择传输数据流所使用的候选路径，从而可以避免使同一节点承载过多的流量，使网络中的负载更加均衡。因此，在路径使用方面降低了数据流之间的相互干扰，提高了数据流的吞吐量和网络的吞吐量。

具体地，在S410中，经由多条路径向目的节点发送用于请求待发送的数据流的传输路径的路由请求消息，经由每条路径的路由请求消息收集有该路径的相邻节点之间链路的链路信息。

源节点可以广播向目的节点发送的路由请求消息。路由请求消息以及收集链路信息的过程可以参考上文的相应部分，在此不再赘述。

在S420中，对于每条候选路径，接收携带有基于该候选路径的第一概率的期望流量信息的路由响应消息，该候选路径的第一概率由目的节点基于每条候选路径的链路信息确定，该路由响应消息收集有该候选路径上的各节点及其邻居节点的表示被期望承载的流量的期望负载信息，该候选路径由目的节点在多条路径中根据每条路径的链路信息而确定。

路由响应消息以及目的节点确定候选路径的过程、计算第一概率的过程以及路由响应消息收集期望负载信息的过程可以参考上文的相应部分，在此不再赘述。

源节点接收到路由响应消息后，可以获取其中的期望流量信息和期望负载信息。期望负载信息的相应内容可以参考上文的相应部分，在此不再赘述。通过期望负载信息可以获知各节点被期望承载的流量，从而可以确定不同数据流在节点处可能存在的相互干扰，帮助在使用经由该节点的路径时将数据流之间的相互干扰考虑在内，以实现合理使用经由该节点的路径，降低数据流之间的干扰程度。

在S430中，对于每条候选路径，根据经由该候选路径的路由响应消息携带的期望流量信息和期望负载信息计算使用该候选路径的第二概率。

候选路径的第二概率是表示该候选路径实际被使用的概率。源节点以第二概率的可能性来使用该候选路径，使得从较长的时间来看，该候选路径在传输同一数据流的过程中在所有候选路径中使用的频率大致等于其第二概率。

根据本发明的一个实施例，可以使用图5中示出的计算第二概率的方法500来得到第二概率。

在方法500的S510中，对于每条候选路径的每条链路，根据该链路两端的节点及其邻居节点的期望负载信息，计算该链路的表示被期望承载的流量的链路负载。

可以通过如下的方式来计算链路负载：

${\mathrm{load}}_{\mathrm{ij}}=\underset{m\∈N\left(i\right)\∪N\left(j\right)}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{load}}_m---\left(6\right)$

其中，load_ij表示节点i和节点j之间的链路负载，load_m表示节点m的期望负载信息，可以通过表达式(5)计算得到，N(i)表示节点i的所有邻居节点组成的集合。

在S520中，对于每条候选路径的每条链路，根据该路径的期望流量信息和该链路的链路负载，计算该链路的表示被期望使用的带宽的第一带宽。

可以通过如下的方式来计算该链路的第一带宽：

$B_f^{\mathrm{ij}}=\frac{t_f\×{\mathrm{Pre}}_f^n}{\underset{m\∈N\left(i\right)\∪N\left(j\right)}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{load}}_m}\×B_{\mathrm{ij}},\mathrm{ij}\∈P_f^n---\left(7\right)$

其中，B_f ^ij表示待发送的数据流f在链路ij上的第一带宽，t_f表示待发送的数据流f的流量需求，Pre_f ⁿ表示待发送的数据流f在路径n上的第一概率，t_f×Pre_f ⁿ表示候选路径n的期望流量信息，load_m表示节点m的期望负载信息，可以通过表达式(5)计算得到，N(i)表示节点i的所有邻居节点组成的集合，B_ij表示链路ij的带宽，

表示链路ij在待发送的数据流f流过的候选路径n上。

通过表达式(7)，可以计算出待发送的数据流f在每条候选路径的每条链路上的第一带宽。

在S530中，对于每条候选路径，将该候选路径的所有链路的第一带宽中的最小值确定为该候选路径的表示被期望使用的带宽的第二带宽。

对于每条候选路径，该候选路径被期望使用的带宽(第二带宽)等于该候选路径的所有链路的第一带宽中的最小值，计算如下：

$B_f^n=\min \{B_f^{\mathrm{ij}},\mathrm{ij}\∈P_f^n\}---\left(8\right)$

其中，B_f ⁿ表示待发送的数据流f在候选路径n上的第二带宽，B_f ^ij表示待发送的数据流f在链路ij上的第一带宽，

表示链路ij在待发送的数据流f流过的路径n上。

在S540中，对于每条候选路径，根据所有候选路径的第二带宽，计算使用该候选路径的第二概率。

对于每条候选路径，可以通过如下的方式来计算实际使用该候选路径的第二概率：

${\mathrm{Pro}}_f^n=\frac{B_f^n}{\underset{n\∈P_f}{\mathrm{\Σ}}{B}_f^n}$

其中，Pro_f ⁿ表示待发送的数据流f在候选路径n上的第二概率，B_f ⁿ表示待发送的数据流f在候选路径n上的第二带宽，P_f表示待发送的数据流f的所有候选路径组成的集合。

当然，也可以为候选路径的第二带宽分配不同的权重来计算候选路径的第二概率。权重可以与候选路径的传输质量、候选路径的节点的期望负载大小、候选路径的跳数等有关。

通过方法500计算出每条候选路径的第二概率，表征每条候选路径实际上被使用的概率。从将传输的数据流的传输过程来看，某条候选路径被使用的频率与它的第二概率相应。

在S440中，对于每条候选路径，以该候选路径的第二概率使用该候选路径而向目的节点发送数据流的数据包。

源节点以所计算的第二概率为基础来使用候选路径传输数据流，可以使某条候选路径以其第二概率的可能性被选到，因此可以使得第二概率较大的候选路径以较大的概率被选中。源节点可以为待发送的数据流的每个数据包以各候选路径的第二概率来选择相应的候选路径，使得待发送的数据流的数据包可以在所有的候选路径上发送。也可以为待发送的数据流的连续多个数据包以第二概率来选择相应的候选路径发送，使得数据流的数据包不仅可以在所有的候选路径上发送，而且可以减少源节点根据第二概率选择候选路径的次数。

相比于多路径协议中的MSR协议在数据的传输过程中需要中间节点每接收到一个数据包都进行选路判断而言，根据本发明实施例的数据传输的方法，得到第二概率的源节点已经确定了传输数据流的候选路径，直接根据第二概率选择候选路径发送数据包，中间节点根据候选路径转发数据包即可，无需中间节点再进行选路判断，降低了中间节点的复杂度，极大地降低了网络开销。

同时，使用第二概率来传输数据包，可以使得大部分的数据流都可以以较大的频率使用第二带宽比较大的候选路径，从全局上看使得网络中的负载比较均衡，进而提高数据流的吞吐量和网络的吞吐量。

接下来，以一个简单的无线多跳网络拓扑结构为例，来描述使用根据发明实施例提供的数据传输的方法传输数据流的例子，如图6所示。

在图6图示的网络拓扑的例子中，S1、C、G、D、D1、A、B、S2、E、H、F和D2代表节点，节点之间的连线代表链路同时反映其邻居关系。假设在网络中存在两个数据流，数据流1从节点S1到节点D1，数据流2从节点S2到D2，每个数据量的流量需求为1，每条链路的期望传输时间根据链路信息计算为1，每个数据流对应的候选路径的数量存在上限为2。

以数据流1为例，描述根据本发明实施例的数据传输的方法。

从源节点S1经由多条路径向目的节点D1发送路由响应消息，可以使目的节点D1得到如下三条路径：S1-A-B-D1、S1-C-G-D-D1和S1-A-S2-E-H-F-D2-B-D1。这三条路径的期望传输时间分别为3、4和9。由于第三条路径的期望传输时间大于路径的期望传输时间的最小值的预定倍数(在这里取2倍)，因此排除第三条路径，将剩下的S1-A-B-D1和S1-C-G-D-D1这两条路径作为初选路径。在这两条初选路径中，任意一条初选路径的任意中间节点不属于另一条初选路径的中间节点，因此这两条路径干扰不相关，可以分在一个集合中。该集合具有最多数量的路径并且路径数量没有超过设定的上限值，所以可以将该集合中的路径作为候选路径，分别为

和

目的节点D1针对每条候选路径计算路径的第一概率。对于候选路径P₁ ¹，其第一概率为：

${\mathrm{Pre}}_1^1=\frac{1/{\mathrm{ETT}}_1^1}{\underset{n\∈\{P_1^1,P_1^2\}}{\mathrm{\Σ}}1/{\mathrm{ETT}}_1^n}=\frac{1/3}{1/3+1/4}=\frac{4}{7}$

对于候选路径P₁ ²，其第一概率为：

${\mathrm{Pre}}_1^2=\frac{1/{\mathrm{ETT}}_1^2}{\underset{n\∈\{P_1^1,P_1^2\}}{\mathrm{\Σ}}1/{\mathrm{ETT}}_1^n}=\frac{1/4}{1/4+1/3}=\frac{3}{7}$

由于数据流1的流量需求为1，因此在候选路径P₁ ¹上，数据流1的期望流量信息为4/7，而在候选路径P₁ ²上，数据流1的期望流量信息为3/7。

为了使下面的计算更加清楚，可以按照与数据流1相同的计算方式，计算出数据流2在候选路径S2-A-B-D2上的期望流量信息为4/7，在候选路径S2-E-H-F-D2上的期望流量信息为3/7。

对于每条候选路径，确定了数据流1在该候选路径上的期望流量信息之后，目的节点D1经由该候选路径向源节点S1发送路由响应消息，路由响应消息中携带有该候选路径的期望流量信息。也就是说，从候选路径P₁ ¹发送的路由响应消息携带有期望流量信息4/7，而从候选路径P₁ ²发送的路由响应消息携带有期望流量信息3/7。

路径上的节点根据经过它的所有路由响应消息得到它被期望承载的流量，由此计算出它的期望负载信息。例如，对于中间节点D，它的期望负载信息表示所有数据流经由它发送的流量之和，由于只有数据流1经由中间节点D，因此中间节点D的期望负载信息就是经由路径P₁ ²的数据流1的路由响应消息中携带的期望流量信息，也就是3/7。对于中间节点B，它的期望负载信息表示所有数据流经由它发送的流量之和，由于数据流1和数据流2都将包含中间节点B的路径作为候选路径，因此中间节点B的期望负载信息为数据流1经由它发送的流量和数据流2经由它发送的流量之和。数据流1经由中间节点B发送的流量就是经由候选路径P₁ ¹的数据流1的路由响应消息中携带的期望流量信息4/7，而数据流2经由中间节点B发送的流量就是经由候选路径S2-A-B-D2的数据流2的路由响应消息中携带的期望流量信息4/7。

路径上的各节点将它的期望负载信息和它邻居的期望负载信息记录在经由它的路由响应消息中，使得路由响应消息在其传输过程中收集经由的路径上的各节点及其邻居节点的期望负载信息。

当源节点S1接收到从候选路径P₁ ¹和P₁ ²发送来的路由响应消息之后，可以计算出每条候选路径的第二概率，具体计算过程如下。对于候选路径P₁ ¹的每条链路，计算每条链路的链路负载，然后计算每条链路的第一带宽。

对于候选路径P₁ ¹的链路S1-A，其链路负载为：

${\mathrm{load}}_{S_1-A}=({\mathrm{load}}_A+{\mathrm{load}}_C)+({\mathrm{load}}_{S1}+{\mathrm{load}}_{S2}+{\mathrm{load}}_B)$

$=(\frac{8}{7}+\frac{3}{7})+(1+1+\frac{8}{7})=\frac{33}{7}$

其中，第一个括号内的load_A，load_C代表链路S1-A的一个端点S1的邻居节点的期望负载信息，第二个括号内的load_S1，load_S2，load_B代表链路S1-A的另一个端点A的邻居节点的期望负载信息。

链路S1-A的第一带宽为：

$B_1^{S1-A}=\frac{t_1\×{\mathrm{Pre}}_1^1}{{\mathrm{load}}_{S1-A}}=\frac{1\×4/7}{33/7}=\frac{4}{33}$

其中，分子表示数据流1在该候选路径上的期望流量信息。

对于候选路径P₁ ¹的链路A-B，其链路负载为：

${\mathrm{load}}_{A-B}=({\mathrm{load}}_{S1}+{\mathrm{load}}_{S2}+{\mathrm{load}}_B)+({\mathrm{load}}_A+{\mathrm{load}}_{D1}+{\mathrm{load}}_{D2})$

$=(1+1+\frac{8}{7})+(\frac{8}{7}+0+0)=\frac{30}{7}$

其中，节点B的邻居节点D1和D2没有发送的流量，因此其期望负载信息为0。

链路A-B的第一带宽为：

$B_1^{A-B}=\frac{t_1\×{\mathrm{Pre}}_1^1}{{\mathrm{load}}_{A-B}}=\frac{1\×4/7}{30/7}=\frac{2}{15}$

对于候选路径P₁ ¹的链路B-D1，其链路负载为：

${\mathrm{load}}_{B-D1}=({\mathrm{load}}_A+{\mathrm{load}}_{D1}+{\mathrm{load}}_{D2})+({\mathrm{load}}_D+{\mathrm{load}}_B)$

$=(\frac{8}{7}+0+0)+(\frac{3}{7}+\frac{8}{7})=\frac{19}{7}$

链路B-D1的第一带宽为：

$B_1^{B-D1}=\frac{t_1\×{\mathrm{Pre}}_1^1}{{\mathrm{load}}_{B-D1}}=\frac{1\×4/7}{19/7}=\frac{4}{19}$

因此，可以得到候选路径P₁ ¹的第二带宽，其第二带宽等于其上所有链路的第一带宽的最小值，所以候选路径P₁ ¹的第二带宽

同理，对于候选路径P₁ ²，可以按照与候选路径P₁ ¹类似的计算方式，计算得到候选路径P₁ ²的第二带宽

因此，候选路径P₁ ¹的第二概率为：

${\mathrm{Pro}}_1^1=\frac{B_1^1}{B_1^1+B_1^2}=\frac{4/33}{4/33+1/7}=\frac{28}{61}\stackrel{\·}{=}0.459$

候选路径P₁ ²的第二概率为：

${\mathrm{Pro}}_1^2=\frac{B_1^2}{B_1^1+B_1^2}=\frac{1/7}{4/33+1/7}=\frac{33}{61}\stackrel{\·}{=}0.541$

所以，源节点S1将以0.459的概率选择候选路径P₁ ¹发送数据流1的数据包，以0.541的概率选择候选路径P₁ ²发送数据流1的数据包。

类似地，对于从源节点S2到目的节点D2的数据流2，可以以与数据流1相同的计算方式计算候选路径的第二概率。对于数据流2，计算得到候选路径S2-A-B-D2的第二概率为0.459，候选路径S2-E-H-F-D2的第二概率为0.541。则数据流2将以0.459的概率使用候选路径S2-A-B-D2，而以0.541的概率使用候选路径S2-E-H-F-D2。

表1列出了目的节点计算出的第一概率和源节点基于第一概率计算出的第二概率：

表1第一概率和第二概率

从表1中可以看到，如果只根据链路信息计算路径的使用概率(即第一概率)，数据流1和2将更多地使用经由相同链路A-B的路径。而当考虑数据流之间的相互干扰时，利用基于第一概率的期望负载信息得到第二概率，根据第二概率来使用路径，数据流1和2将会降低对包含相同链路A-B的路径的使用概率，避开可能在链路A-B上出现的拥塞，更多地使用没有相互干扰的路径，从而从全局上提高数据流的吞吐量和网络的吞吐量。

发明人为了验证本发明提出的基于概率来进行数据传输的方法的有效性，进行了如下的仿真实验，将本发明提出的数据传输方法与现有的MSR协议、单路径路由协议进行比较。设置的仿真条件为10×10的网格状拓扑，每个节点可以与上下左右四个节点通信，每条链路的带宽为11Mbps(兆比特每秒)，随机挑选流量需求为2Mbps的数据流，MSR协议使用轮寻询机制使用各条路径。图7示出了将本发明提出的数据传输方法与现有的MSR协议、单路径路由协议比较的结果的示意图。在图7中，横轴表示数据流的数量，纵轴表示网络吞吐量(单位为Mbps)。从仿真结果可以看出，当网络中数据流的数量从5增加到15时，本发明提出的数据传输方法能够达到的网络吞吐量更高。本发明提出的数据传输方法通过合理使用多条传输路径，降低了数据流之间的相互干扰，使网络拥塞得到缓解，网络中的流量更加均衡，从而提供了网络吞吐量。当网络中负载加重时，本发明提出的数据传输方法性能更加明显。

上文详细描述了根据本发明实施例的数据传输的方法，下面将结合图8至图12详细描述根据本发明实施例的用于数据传输的通信设备的结构框图。

图8示出了根据本发明实施例的无线多跳网络中用于数据传输的通信设备800的结构框图。

通信设备800包括第一接收模块810、确定模块820、第一计算模块830、发送模块840和第二接收模块850。第一接收模块810可用于接收源节点经由多条路径发送的用于请求待发送的数据流的传输路径的路由请求消息，经由每条路径的路由请求消息收集有该路径的相邻节点之间链路的链路信息。确定模块820可用于根据每条路径的链路信息，在多条路径中确定至少一条候选路径。第一计算模块830可用于基于每条候选路径的链路信息，计算每条候选路径被期望使用的第一概率。发送模块840可用于对于每条候选路径，向源节点发送携带有基于该候选路径的第一概率的期望流量信息的路由响应消息，以对经由该候选路径的路由请求消息进行响应，该路由响应消息收集有该候选路径上的各节点及其邻居节点的表示被期望承载的流量的期望负载信息。第二接收模块850可用于接收源节点在根据每条候选路径实际被使用的第二概率而选择的候选路径上发送的数据流的数据包，其中每条候选路径的第二概率由源节点根据期望负载信息和期望流量信息来确定。

第一接收模块810、确定模块820、第一计算模块830、发送模块840和第二接收模块850的上述和其他操作和/或功能可以参考上述方法100、200和/或300中的相应部分，为了避免重复，在此不再赘述。

根据本发明实施例提供的通信设备，通过接收的路由请求消息所收集的链路信息来计算第一概率，可以帮助得到候选路径上各节点及其邻居节点的基于第一概率的期望负载信息，从而可以确定数据流之间可能存在的相互干扰。基于反映数据流之间相互干扰的期望负载信息计算出的第二概率来选择传输数据所使用的候选路径，可以避免使同一节点承载过多的流量，使网络中的负载更加均衡。从而，使得在路径使用方面降低了数据流之间的相互干扰，提高了数据流的吞吐量和网络的吞吐量。

图9示出了根据本发明实施例的无线多跳网络中用于数据传输的通信设备900的结构框图。

通信设备900的第一接收模块910、确定模块920、第一计算模块930、发送模块940与第二接收模块950与通信设备800的第一接收模块810、确定模块820、第一计算模块830、发送模块840和第二接收模块850基本相同。

根据本发明的实施例，通信设备900的确定模块920可以包括分组单元922和第一确定单元924。分组单元920可用于将多条路径分成至少一个集合，使得每个集合中任意一条路径的任何中间节点都不属于该集合中其他路径的任何中间节点的邻居节点。第一确定单元924可用于将所述至少一个集合中具有最多路径的一个集合中的路径确定为候选路径。

通信设备900还可以包括第二计算模块915。第二计算模块915可用于基于每条路径的链路信息，计算每条路径的期望传输时间。其中，确定模块920可用于根据每条路径的期望传输时间，在多条路径中确定至少一条候选路径。第一计算模块930可用于基于每条候选路径的期望传输时间，计算每条候选路径被期望使用的第一概率。

通信设备900的确定模块920还可以包括第二确定单元926。第二确定单元926可用于将多条路径中期望传输时间小于阈值的路径确定为初选路径。其中，第一确定单元924可用于在初选路径中确定至少一条候选路径。

第一确定单元924还可用于在具有相同的最多路径的至少两个集合中，将各路径的期望传输时间总和最小的一个集合中的路径确定为候选路径。

通信设备900的发送模块940可以包括获取单元942、计算单元944和发送单元946。获取单元942可用于对于每条候选路径，获取来自源节点的表示数据流的流量需求的需求信息。计算单元944可用于对于每条候选路径，根据该候选路径的第一概率和所获取的需求信息，计算该候选路径的期望流量信息。发送单元946可用于对于每条候选路径，向源节点发送携带有所计算的期望流量信息的路由响应消息。

第二计算模块915、分组单元922、第一确定单元924、第二确定单元926、获取单元942、计算单元944和发送单元946的上述和其他操作和/或功能可以参考上述方法100、200和/或300中的相应部分，为了避免重复，在此不再赘述。

通过确定模块将最多的干扰不相关的路径确定为候选路径，能够为数据流的传输提供尽可能多的独立的候选路径，并且使得数据流在多条路径上传输时，不会受到来自数据流本身的干扰。借助于第二计算模块计算出的期望传输时间，可以排除期望传输时间过长的路径，从而不仅可以简化候选路径的确定过程，因为候选路径所来自的路径数量减少了，而且可以使所确定的候选路径在传输速率方面满足要求。并且借助于第二计算模块计算出的期望传输时间，第二确定单元可以进一步确定出更优的候选路径，使得数据流在所确定的候选路径上传输时，从整体上具有更短的传输时间，更快的传输速率。数据流在降低了干扰的路径上进行传输，可以从整体上提高数据流的吞吐量和网络的吞吐量。

图10示出了根据本发明实施例的无线多跳网络中用于数据传输的通信设备1000的结构框图。

通信设备1000包括第一发送模块1010、接收模块1020、计算模块1030和第二发送模块1040。第一发送模块1010可用于经由多条路径向目的节点发送用于请求待发送的数据流的传输路径的路由请求消息，经由每条路径的路由请求消息收集有该路径的相邻节点之间链路的链路信息。接收模块1020可用于对于每条候选路径，接收携带有基于该候选路径的第一概率的期望流量信息的路由响应消息，该候选路径的第一概率由目的节点基于每条候选路径的链路信息确定，该路由响应消息收集有该候选路径上的各节点及其邻居节点的表示被期望承载的流量的期望负载信息，该候选路径由目的节点在多条路径中根据每条路径的链路信息而确定。计算模块1030可用于对于每条候选路径，根据经由该候选路径的路由响应消息携带的期望流量信息和期望负载信息计算使用该候选路径的第二概率。第二发送模块1040可用于对于每条候选路径，以该候选路径的第二概率使用该候选路径而向目的节点发送数据流的数据包。

第一发送模块1010、接收模块1020、计算模块1030和第二发送模块1040的上述和其他操作和/或功能可以参考上述方法400和/或500的描述，为了避免重复，在此不再赘述。

根据本发明实施例提供的通信设备，通过该通信设备发送的路由请求消息来收集链路信息以帮助目的节点计算第一概率，并且该通信设备通过接收到的路由响应消息来获取候选路径各节点及其邻居节点的基于第一概率的期望负载信息，从而可以确定数据流之间可能存在的相互干扰。基于反映数据流之间相互干扰的期望负载信息，该通信设备可以计算得到第二概率，并使用第二概率选择传输数据流所使用的候选路径，从而可以避免使同一节点承载过多的流量，使网络中的负载更加均衡。因此，在路径使用方面降低了数据流之间的相互干扰，提高了数据流的吞吐量和网络的吞吐量。

图11示出了根据本发明实施例的无线多跳网络中用于数据传输的通信设备1100的结构框图。

通信设备1100的第一发送模块1110、接收模块1120、计算模块1130和第二发送模块1140与通信设备1000的第一发送模块1010、接收模块1020、计算模块1030和第二发送模块1040基本相同。

根据本发明的实施例，通信设备1100的计算模块1130可以包括第一计算单元1132、第二计算单元1134、确定单元1136和第三计算单元1138。第一计算单元1132可用于对于每条候选路径的每条链路，根据该链路两端的节点及其邻居节点的期望负载信息，计算该链路的表示被期望承载的流量的链路负载。第二计算单元1134可用于对于每条候选路径的每条链路，根据该路径的期望流量信息和该链路的链路负载，计算该链路的表示被期望使用的带宽的第一带宽。确定单元1136可用于对于每条候选路径，将该候选路径的所有链路的第一带宽中的最小值确定为该候选路径的表示被期望使用的带宽的第二带宽。第三计算单元1138可用于对于每条候选路径，根据所有候选路径的第二带宽，计算使用该候选路径的第二概率。

第一计算单元1132、第二计算单元1134、确定单元1136和第三计算单元1138的上述和其他操作和/或功能可以参考上述方法400和/或500中的相应部分，为了不免重复，在此不再赘述。

以第一计算单元、第二计算单元、确定单元和第三计算单元计算得到的第二概率为基础来使用候选路径传输数据流，可以使某条候选路径以其第二概率的可能性被选到，因此可以使得第二概率较大的候选路径以较大的概率被选中。使用第二概率来传输数据包，可以使得大部分的数据流都可以以较大的频率使用第二带宽比较大的候选路径，从全局上使得网络中的负载更加均衡，进而提高数据流的吞吐量和网络的吞吐量。

图12示出了根据本发明实施例的无线多跳网络中用于数据传输的通信设备1200的结构框图。

通信设备1200包括第一接收模块1210、第一记录模块1215、第一发送模块1220、第二接收模块1225、第一获取模块1230、计算模块1235、第二获取模块1240、第二记录模块1245、第二发送模块1250。第一接收模块1210可用于接收源节点经由第一路径向目的节点发送的请求待发送的数据流的传输路径的路由请求消息。第一记录模块1215可用于将第一路径上的该通信设备与相邻节点之间链路的链路信息记录在路由请求消息中。第一发送模块1220可用于经由第一路径向目的节点发送记录有链路信息的路由请求消息。第二接收模块1225可用于接收目的节点经由第一路径向源节点发送的响应于路由请求消息的路由响应消息。第一获取模块1230可用于从路由响应消息中获取第一路径的基于链路信息的期望流量信息。计算模块1235可用于根据获取的期望流量信息，计算该通信设备的表示被期望承载的流量的期望负载信息。第二获取模块1240可用于获取所有邻居节点的期望负载信息。第二记录模块1245可用于将所计算的期望负载信息和所获取的期望负载信息记录在路由响应消息中。第二发送模块1250可用于经由第一路径向源节点发送记录有期望负载信息的路由响应消息。

第一接收模块1210从第一路径接收到路由请求消息之后，由第一记录模块1215将与通信设备1200在第一路径上作为链路一端的链路有关的链路信息记录在路由请求消息中。链路信息可以包括前向丢包率、反向丢包率、链路贷款、节点及其邻居节点等。然后，由第一发送模块1220将记录有链路信息的路由请求消息发送给下一跳节点。接着，第二接收模块1225从第一路径上接收由目的节点响应于路由请求消息发送的路由响应消息。由于在路由响应消息中携带有目的节点计算出的期望流量信息，因此第一获取模块1230从接收的路由响应消息中获取期望流量信息，并通过计算模块1235根据期望流量信息计算出通信设备1200的期望负载信息，期望负载信息表示通信设备1200被期望承载的流量。通信设备1200的第二获取模块1240从通信设备1200的所有邻居节点获取邻居节点各自的期望负载信息，从而可以确定数据流之间可能存在的相互干扰程度。当通信设备1200既计算出自己的期望负载信息又获取了邻居的期望能够负载信息之后，将这些期望负载信息通过第二记录模块1245记录在路由响应消息中。然后通过第二发送模块1250将记录有期望负载信息的路由响应消息经由第一路径发送给下一跳节点，以将期望负载信息告诉给源节点。

通信设备1200的上述和其他操作和/或功能可以参考上述方法100、200、300、400和/或500中的相应部分，为避免重复，在此不再赘述。

根据本发明实施例提供的通信设备，通过第一记录模块将链路信息记录在路由请求消息中，可以告诉目的节点关于链路的信息而计算出第一概率。通过第二记录模块将基于第一概率的期望负载信息记录在路由响应消息中，可以告诉源节点数据流之间可能存在的相互干扰，使得源节点在使用路径时可以尽量避免过多地使用干扰严重的路径，在多条路径中合理地分配数据流的流量，避免使同一节点承载过多的流量，使网络中的负载更加均衡，从而从全局上提高数据流的吞吐量和网络的吞吐量。

本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例中描述的各方法步骤和单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各实施例的步骤及组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法步骤可以用硬件、处理器执行的软件程序、或者二者的结合来实施。软件程序可以置于随机存取存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

尽管已示出和描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行各种修改，这样的修改应落入本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种无线多跳网络中数据传输的方法，其特征在于，包括：

接收源节点经由多条路径发送的用于请求待发送的数据流的传输路径的路由请求消息，经由每条路径的路由请求消息收集有该路径的相邻节点之间链路的链路信息；

根据每条路径的链路信息，在所述多条路径中确定至少一条候选路径；

基于每条候选路径的链路信息，计算每条候选路径被期望使用的第一概率；

对于每条候选路径，向源节点发送携带有基于该候选路径的第一概率的期望流量信息的路由响应消息，以对经由该候选路径的路由请求消息进行响应，所述路由响应消息收集有该候选路径上的各节点及所述各节点的邻居节点的表示被期望承载的流量的期望负载信息；

接收源节点在根据每条候选路径实际被使用的第二概率而选择的候选路径上发送的所述数据流的数据包，其中每条候选路径的第二概率由源节点根据所述期望负载信息和所述期望流量信息来确定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每条路径的链路信息、在所述多条路径中确定至少一条候选路径包括：

将所述多条路径分成至少一个集合，使得每个集合中任意一条路径的任何中间节点都不属于该集合中其他路径的任何中间节点的邻居节点；

将所述至少一个集合中具有最多路径的一个集合中的路径确定为候选路径。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于每条路径的链路信息，计算每条路径的期望传输时间，

其中，所述根据每条路径的链路信息、在所述多条路径中确定至少一条候选路径包括：根据每条路径的期望传输时间，在所述多条路径中确定至少一条候选路径；

所述基于每条候选路径的链路信息、计算每条候选路径被期望使用的第一概率包括：基于每条候选路径的期望传输时间，计算每条候选路径被期望使用的第一概率。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述多条路径中期望传输时间小于阈值的路径确定为初选路径，

其中，所述在所述多条路径中确定至少一条候选路径包括：在所述初选路径中确定至少一条候选路径。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述至少一个集合中具有最多路径的一个集合中的路径确定为候选路径包括：

在具有相同的最多路径的至少两个集合中，将各路径的期望传输时间总和最小的一个集合中的路径确定为候选路径。

6.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述对于每条候选路径、向源节点发送携带有基于该候选路径的第一概率的期望流量信息的路由响应消息包括：

对于每条候选路径，获取来自源节点的表示所述数据流的流量需求的需求信息；

对于每条候选路径，根据该候选路径的第一概率和所获取的需求信息，计算该候选路径的期望流量信息；

对于每条候选路径，向源节点发送携带有所计算的期望流量信息的路由响应消息。

7.一种无线多跳网络中数据传输的方法，其特征在于，包括：

经由多条路径向目的节点发送用于请求待发送的数据流的传输路径的路由请求消息，经由每条路径的路由请求消息收集有该路径的相邻节点之间链路的链路信息；

对于每条候选路径，接收携带有基于该候选路径的第一概率的期望流量信息的路由响应消息，该候选路径的第一概率由目的节点基于每条候选路径的链路信息确定，所述路由响应消息收集有该候选路径上的各节点及所述各节点的邻居节点的表示被期望承载的流量的期望负载信息，该候选路径由目的节点在所述多条路径中根据每条路径的链路信息而确定；

对于每条候选路径，根据经由该候选路径的路由响应消息携带的期望流量信息和期望负载信息计算使用该候选路径的第二概率；

对于每条候选路径，以该候选路径的第二概率使用该候选路径而向目的节点发送所述数据流的数据包。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对于每条候选路径、根据经由该候选路径的路由响应消息携带的期望流量信息和期望负载信息计算使用该候选路径的第二概率包括：

对于每条候选路径的每条链路，根据该链路两端的节点及其邻居节点的期望负载信息，计算该链路的表示被期望承载的流量的链路负载；

对于每条候选路径的每条链路，根据该路径的期望流量信息和该链路的链路负载，计算该链路的表示被期望使用的带宽的第一带宽；

对于每条候选路径，将该候选路径的所有链路的第一带宽中的最小值确定为该候选路径的表示被期望使用的带宽的第二带宽；

对于每条候选路径，根据所有候选路径的第二带宽，计算使用该候选路径的第二概率。

9.一种无线多跳网络中用于数据传输的通信设备，其特征在于，包括：

第一接收模块，用于接收源节点经由多条路径发送的用于请求待发送的数据流的传输路径的路由请求消息，经由每条路径的路由请求消息收集有该路径的相邻节点之间链路的链路信息；

确定模块，用于根据每条路径的链路信息，在所述多条路径中确定至少一条候选路径；

第一计算模块，用于基于每条候选路径的链路信息，计算每条候选路径被期望使用的第一概率；

发送模块，用于对于每条候选路径，向源节点发送携带有基于该候选路径的第一概率的期望流量信息的路由响应消息，以对经由该候选路径的路由请求消息进行响应，所述路由响应消息收集有该候选路径上的各节点及所述各节点的邻居节点的表示被期望承载的流量的期望负载信息；

第二接收模块，用于接收源节点在根据每条候选路径实际被使用的第二概率而选择的候选路径上发送的所述数据流的数据包，其中每条候选路径的第二概率由源节点根据所述期望负载信息和所述期望流量信息来确定。

10.根据权利要求9所述的通信设备，其特征在于，所述确定模块包括：

分组单元，用于将所述多条路径分成至少一个集合，使得每个集合中任意一条路径的任何中间节点都不属于该集合中其他路径的任何中间节点的邻居节点；

第一确定单元，用于将所述至少一个集合中具有最多路径的一个集合中的路径确定为候选路径。

11.根据权利要求10所述的通信设备，其特征在于，所述通信设备还包括：

第二计算模块，用于基于每条路径的链路信息，计算每条路径的期望传输时间，

其中，所述确定模块用于根据每条路径的期望传输时间，在所述多条路径中确定至少一条候选路径；

所述第一计算模块用于基于每条候选路径的期望传输时间，计算每条候选路径被期望使用的第一概率。

12.根据权利要求11所述的通信设备，其特征在于，所述确定模块还包括：

第二确定单元，用于将所述多条路径中期望传输时间小于阈值的路径确定为初选路径，

其中，所述第一确定单元用于在所述初选路径中确定至少一条候选路径。

13.根据权利要求11所述的通信设备，其特征在于，所述第一确定单元用于在具有相同的最多路径的至少两个集合中，将各路径的期望传输时间总和最小的一个集合中的路径确定为候选路径。

14.根据权利要求9或11所述的通信设备，其特征在于，所述发送模块包括：

获取单元，用于对于每条候选路径，获取来自源节点的表示所述数据流的流量需求的需求信息；

计算单元，用于对于每条候选路径，根据该候选路径的第一概率和所获取的需求信息，计算该候选路径的期望流量信息；

发送单元，用于对于每条候选路径，向源节点发送携带有所计算的期望流量信息的路由响应消息。

15.一种无线多跳网路中用于数据传输的通信设备，其特征在于，包括：

第一发送模块，用于经由多条路径向目的节点发送用于请求待发送的数据流的传输路径的路由请求消息，经由每条路径的路由请求消息收集有该路径的相邻节点之间链路的链路信息；

接收模块，用于对于每条候选路径，接收携带有基于该候选路径的第一概率的期望流量信息的路由响应消息，该候选路径的第一概率由目的节点基于每条候选路径的链路信息确定，所述路由响应消息收集有该候选路径上的各节点及所述各节点的邻居节点的表示被期望承载的流量的期望负载信息，该候选路径由目的节点在所述多条路径中根据每条路径的链路信息而确定；

计算模块，用于对于每条候选路径，根据经由该候选路径的路由响应消息携带的期望流量信息和期望负载信息计算使用该候选路径的第二概率；

第二发送模块，用于对于每条候选路径，以该候选路径的第二概率使用该候选路径而向目的节点发送所述数据流的数据包。

16.根据权利要求15所述的通信设备，其特征在于，所述计算模块包括：

第一计算单元，用于对于每条候选路径的每条链路，根据该链路两端的节点及其邻居节点的期望负载信息，计算该链路的表示被期望承载的流量的链路负载；

第二计算单元，用于对于每条候选路径的每条链路，根据该路径的期望流量信息和该链路的链路负载，计算该链路的表示被期望使用的带宽的第一带宽；

确定单元，用于对于每条候选路径，将该候选路径的所有链路的第一带宽中的最小值确定为该候选路径的表示被期望使用的带宽的第二带宽；

第三计算单元，用于对于每条候选路径，根据所有候选路径的第二带宽，计算使用该候选路径的第二概率。

17.一种无线多跳网络中用于数据传输的通信设备，其特征在于，包括：

第一接收模块，用于接收源节点经由第一路径向目的节点发送的请求待发送的数据流的传输路径的路由请求消息；

第一记录模块，用于将所述第一路径上的所述通信设备与相邻节点之间链路的链路信息记录在所述路由请求消息中；

第一发送模块，用于经由所述第一路径向目的节点发送记录有链路信息的所述路由请求消息；

第二接收模块，用于接收目的节点经由所述第一路径向源节点发送的响应于所述路由请求消息的路由响应消息；

第一获取模块，用于从所述路由响应消息中获取所述第一路径的基于链路信息的期望流量信息；

计算模块，用于根据获取的期望流量信息，计算所述通信设备的表示被期望承载的流量的期望负载信息；

第二获取模块，用于获取所有邻居节点的期望负载信息；

第二记录模块，用于将所计算的期望负载信息和所获取的期望负载信息记录在所述路由响应消息中；

第二发送模块，用于经由所述第一路径向源节点发送记录有期望负载信息的所述路由响应消息。

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