CN102405624B - 实时数据传输的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及实时数据传输的方法和设备。实时数据传输方法包括：根据数据到达当前节点之前已经经过的数据传输时延以及已经跳转的跳数计算每一跳转的平均时延；根据平均时延以及当前节点到目标节点的最小跳数计算预计时延，根据已经经过的数据传输时延以及预计时延计算数据传输的预计总时延，在预计总时延小于或等于数据允许的最大时延时，继续转发数据。根据本发明实施例，可以有效减少具有时延要求的实时数据的无效的数据转发，提高网络数据传输效率。

Description

实时数据传输的方法和设备
技术领域
本发明涉及通信领域，具体涉及实时数据传输的方法和设备。
背景技术
在分布式网络中，如Internet和无线传感器网络，网络中存在着大量的中间节点(即路由器)。如果用户使用无连接协议来传输数据流，则该数据流的各个数据报在通过中间节点转发时可能会产生两个问题，一是各个数据报的转发路径不同，并非顺序到达目的端，有些数据报可能会延迟到达；二是数据报在中间节点排队等待转发时，其排队时间是不确定的，并且中间节点因资源缺乏而发生拥塞时，将会采取丢包策略来疏导交通，这对于端到端通信来说将意味着传输延迟和延迟抖动。这些对多媒体通信来说都是不利的，严重影响端到端多媒体通信的服务质量。
发明内容
本发明实施例提出一种实时数据传输方法，包括：
根据数据从一传输节点到达当前节点所经过的数据传输时延、以及从所述传输节点到达当前节点的跳数，计算所述数据在相邻节点间传输的平均时延；
根据所述平均时延、以及从当前节点到目标节点的最小跳数，计算预计时延；
根据所述数据从生成所述数据的初始节点到达当前节点的传输时延以及所述预计时延计算数据传输的预计总时延；
在所述总时延小于或等于所述数据的允许的最大时延时，继续转发所述数据。
本发明实施例还提出一种用于实时数据传输的节点设备，节点设备包括：
接收模块，用于接收数据；
控制模块，用于根据所述数据从一传输节点到达所述节点设备所经过的数据传输时延、以及从所述传输节点到达所述节点设备的跳数，计算所述数据在相邻节点间传输的平均时延，根据所述平均时延、以及从所述节点设备到目标节点的最小跳数，计算预计时延，根据所述数据从生成所述数据的初始节点到达当前节点的传输时延以及所述预计时延计算数据传输的预计总时延；其中在所述总时延小于或等于所述数据的允许的最大时延时，所述控制模块用于指令发送模块继续转发所述数据；
发送模块，用于向下一节点转发所述数据。
根据本发明实施例，可以有效减少具有时延要求的实时数据的无效的数据转发，提高网络数据传输效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是实现本发明实施例的实时数据传输方法的网络结构图；
图2是本发明实施例的方法的流程图；和
图3是本发明实施例的节点设备的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
传统上，解决网络传输丢包问题的基本方法是端点和中间节点要密切合作，基于无连接协议，为特定的数据流建立固定的传输路径，并为其保留系统资源，将传输延迟限制在指定的范围内，从而保证了端到端多媒体通信的服务质量。针对因特网，因特网工程任务组(Internet Engineering Task Force，简称“IETF”)提出的资源保存协议(Resource Reservation Protocol，简称“RSVP”)则是基于上述方法。RSVP协议开销很大，不适合无线网络，特别是低复杂度、低功耗的短距无线传感器网络。无线可寻址远程传感器高速通道(Wireless Highway Addressable Remote Transducer  ，简称“WirelessHART”)是第一个开放式的可互操作无线通信标准，用于满足流程工业对于实时工厂应用中可靠、稳定和安全的无线通信的关键需求。WirelessHART是用于过程自动化的无线网状网络通信协议。除了保持现有HART设备、命令和工具的能力，它增加了HART协议的无线能力。
本发明实施例以WirelessHART作为示例进行描述，但是并不表示本发明实施例的构思仅限于WirelessHART。
WirelessHART作为一种传感器网络，是一个全网同步的分布式Mesh网络，为了防止数据转发的泛洪效应，在其协议中给每个数据包定义了2个时间参数：绝对时隙号(absolute slot number，简称“ASN”)和存活时间(timeto live，简称“TTL”)，在多跳数据转发的过程中，TTL每一跳减1，当达到0时，停止转发数据。源数据的ASN与当前ASN比较，二者之间的时间差定义为数据的年龄(age)，即数据从源节点开始在网络传输已经使用的时间，如果age大于数据允许的时延最大要求时，停止转发数据。
图1是实施本发明实施例的WirelessHART的示意图。从图1可以看出，在WirelessHART中，数据传输具有以下特点：
1)通常源数据要经过多跳才能到达目标节点(或汇聚节点或协调器)；
2)在数据转发过程中，为了保证数据传输的可靠性，通常可以通过多条路径同时转发数据；
3)全网是一个同步网络，每个(路由)节点都会记录时间参数ASN。ASN是按照时隙Slot为单位进行计数的；
4)越靠近汇聚节点的(路由)节点，由于需要为更多的节点转发数据，数据转发任务越重，所以，从统计意义上来说，对于某个源节点的数据，在越靠近汇聚节点或目标节点时，每跳数据转发所需要的时延也越大。
通常，中间节点在转发数据的时候，仅仅判断TTL是否为0，以及age是否已经大于数据允许的最大时延，只有TTL为0或者age是否已经大于数据允许的最大时延，才停止转发数据；这就势必造成很多无效的数据转发，比如，在图1中，源数据按照路由[源节点
Figure BDA0000063649780000031
汇聚节点(目标节点)]传输，当数据到达E节点时，TTL不为0，age也没有大于数据允许的最大时延要求，所以，E节点将继续转发数据给K，但是有可能到达K(或者F，或者N，但没有到达目标节点)的时候，age大于了数据允许的最大时延，从而失去时效性，K(或者F，或者N)才停止转发数据。可见，如果出现这种情况，上述路径上的所有数据转发都变为无效转发。数据转发效率低。
本发明实施例的构思在于：在路由的中间节点转发数据的之前，根据之前数据传输时延(age)计算平均每跳转发产生的时延，进而预测估计从当前节点到目标节点所需的时间，从而判断总的时延是否满足数据允许的最大时延，如果满足，继续转发数据，如果不满足，立即终止数据转发，无需等到实际传输的时延已经大于数据允许的的最大时延才终止数据转发，从而有效避免无效数据转发，提高网络的数据传输效率。
图2是本发明实施例的实时数据传输方法的流程图。在210，根据数据从一传输节点到达当前节点所经过的数据传输时延以及从所述传输节点到达当前节点的跳数计算所述数据在相邻节点间传输的平均时延。结合图1举例具体说明，例如源数据按照路由[源节点
Figure BDA0000063649780000041
汇聚节点(目标节点)]传输，当数据到达K节点时，利用以下方程(1)计算每一跳的平均时延：
D = D 1 H 1 = T 2 - T 1 H 1 - - - ( 1 )
其中，H1为源数据已经经过的跳数；D为数据转发每一跳的平均时延，D1为源数据到达当前节点已经经过的时延；T2为数据到达当前节点时所对应的ASN值；T1为源数据的ASN值，以时隙(slot)计数器的值来表征。
接着在220，根据平均时延D以及从当前节点到目标节点的最小跳数，计算预计时延，通过方程(2)来实现：
D2＝D×H2             (2)
其中H2为当前(路由)节点到目标节点(汇聚节点)的最小跳数，D2为数据从当前节点到达目标节点的预计时延值。然后，在230，根据数据从生成所述数据的初始节点到达当前节点的数据传输时延D1以及所述预计时延D2计算数据传输预计总时延DE，通常情况下，数据传输时延D1以及所述预计时延D2之和为数据传输总时延DE，可通过方程(3)来实现：
DE＝D1+D2＝T2-T1+D2    (3)
然后在240，在所述预计总时延DE小于或等于数据的允许的最大时延DMAX时，即DE≤DMAX，继续转发数据。
如果在240，发现所述预计总时延DE大于数据允许的最大时延DMAX时，即DE＞DMAX，则停止转发数据。
根据本发明实施例，所述方法200还可以包括根据所述预计总时延DE与所述允许的最大时延DMAX之间的差值DDIF＝DMAX-DE设置数据转发优先级，其中所述差值DDIF越小，则所述数据转发优先级越高，在转发数据时，按照数据转发优先级的高低进行转发。本实施例中的数据可以是各类数据单位，如数据报。本实施例可设置每个数据单位的转发优先级。当一个数据单位的总时延DE与所述允许的最大时延DMAX之差越小，则该数据单位的转发优先级越高。可按照多个数据单位转发优先级次序，依次转发所述多个数据单位。
由于数据在转发过程中，离当前节点越近的转发所产生的每一跳时延，越接近后续向目标节点转发的每一跳所产生的时延，所以，根据本发明实施例，在计算每一跳的平均时延D时，以数据到达当前节点的前N跳所产生的平均时延作为所述每一跳转的平均时延，其中N大于1并小于数据从源节点到当前节点所经过的跳数。例如，数据从源节点经过5次跳转到达当前节点，因此可以采用第1-5跳的平均时延计算D，此时N＝5，也可以使用第2、3、4跳的平均时延来计算D，此时N＝3，甚至可以仅用第4跳，即到达当前节点前一跳所用时间作为平均时延D，此时N＝1。这样计算出来的平均时延D更接近数据从当前节点向目标节点跳转时可能需要花费的时延，可以显著提高预计时延D2的准确性。
根据本发明实施例，可以有效减少具有时延要求的实时数据的无效的数据转发，提高网络数据传输效率。
本发明实施例还提出了一种用于实时数据传输的节点设备300，如图3所示。图3是节点设备300的结构示意图，节点设备300包括：接收模块310，用于接收数据；发送模块320，用于向下一节点转发所述数据；控制模块330，用于根据所述数据从一传输节点到达所述节点设备所经过的数据传输时延以及从所述传输节点到达节点设备300的跳数，计算所述数据在相邻节点间传输的平均时延D，根据平均时延D以及从节点设备300到目标节点的最小跳数H2，计算预计时延D2，根据所述数据从生成所述数据的初始节点到达当前节点的数据传输时延D1以及所述预计时延D2计算数据传输预计总时延DE，并确定所述预计总时延是否小于或者等于数据允许的最大时延DMAX。在所述预计总时延DE小于或等于数据允许的最大时延DMAX时，控制模块330指令所述发送模块320继续转发数据。而在所述预计总时延DE大于数据允许的最大时延DMAX时，所述控制模块330指令所述发送模块320终止数据转发。所述控制模块330可以是一个处理器。所述控制模块330可以通过比较数据在不同节点的时延绝对时隙号，得到数据传输时延。
根据本发明实施例，控制模块330还用于根据所述预计总时延DE与所述允许的最大时延DMAX之间的差值DDIF＝DMAX-DE设置数据转发优先级，其中所述差值DDIF越小，则所述数据转发优先级越高，在转发数据时，控制模块330按照数据转发优先级指令发送模块320进行转发。
根据本发明实施例，控制模块330在计算每一跳的平均时延D时，以数据到达当前节点的前N跳所产生的平均时延作为所述每一跳转的平均时延，其中N大于1并小于数据从源节点到当前节点所经过的跳数。
本发明实施例还提出了一种用于实时数据传输的无线通信网络，该无线通信网络中可以包括节点设备300，并采用本发明实施例所述的实时数据传输方法。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，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示例的组成及步骤。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。专业技术人员可以对每个特定的应用来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或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(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 (10)

1.一种实时数据传输方法，其特征在于，包括：
根据数据从一传输节点到达当前节点所经过的数据传输时延、以及从所述传输节点到达当前节点的跳数，计算所述数据在相邻节点间传输的平均时延；
根据所述平均时延、以及从当前节点到目标节点的最小跳数，计算预计时延；
根据所述数据从生成所述数据的初始节点到达当前节点的传输时延以及所述预计时延计算数据传输预计总时延；
在所述预计总时延小于或等于所述数据的允许的最大时延时，继续转发所述数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述预计总时延大于所述数据的允许的最大时延时，终止转发所述数据。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述预计总时延与所述允许的最大时延之间的差值，为所述数据设置数据转发优先级，其中所述差值越小，则所述数据转发优先级越高，
所述在所述预计总时延小于或等于所述数据的允许的最大时延时，继续转发所述数据，包括：
在所述预计总时延小于或等于所述数据的允许的最大时延时，按照所述数据转发优先级，继续转发所述数据。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传输节点为所述生成所述数据的初始节点或者转发所述数据的中间转发节点。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
通过比较所述数据在当前节点的绝对时隙号和所述数据在传输节点的绝对时隙号，得到所述数据从所述传输节点到达当前节点所经过的数据传输时延。
6.一种用于实时数据传输的节点设备，其特征在于，所述节点设备包括：
接收模块，用于接收数据；
控制模块，用于根据所述数据从一传输节点到达所述节点设备所经过的数据传输时延、以及从所述传输节点到达所述节点设备的跳数，计算所述数据在相邻节点间传输的平均时延，根据所述平均时延、以及从所述节点设备到目标节点的最小跳数，计算预计时延，根据所述数据从生成所述数据的初始节点到达当前节点的传输时延以及所述预计时延计算数据传输的预计总时延；其中在所述预计总时延小于或等于所述数据的允许的最大时延时，所述控制模块用于指令发送模块继续转发所述数据；
发送模块，用于向下一节点转发所述数据。
7.如权利要求6所述的节点设备，其特征在于，在所述预计总时延大于所述数据的允许的最大时延时，所述控制模块指令所述发送模块终止转发所述数据。
8.如权利要求6所述的节点设备，其特征在于，所述控制模块还用于根据所述预计总时延与所述允许的最大时延之间的差值为所述数据设置数据转发优先级，其中所述差值越小，则所述数据转发优先级越高；
并在所述预计总时延小于或等于所述数据的允许的最大时延时，所述控制模块按照所述数据转发优先级，指令所述发送模块继续转发所述数据。
9.如权利要求6至8中任一项所述的节点设备，其特征在于，所述控制模块还用于通过比较所述数据在当前节点的绝对时隙号和所述数据在传输节点的绝对时隙号，得到所述数据从所述传输节点到达当前节点所经过的数据传输时延。
10.一种用于实时数据传输的无线通信网络，其特征在于，所述无线通信网络包括如权利要求6至9中任一项所述的节点设备。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2767043A1 (en) * 2011-10-13 2014-08-20 Nokia Solutions and Networks Oy Method for controlling a multi-hop transmission
CN102916950A (zh) * 2012-10-12 2013-02-06 苏州阔地网络科技有限公司 一种流媒体传输方法及系统
CN108270674B (zh) * 2016-12-30 2021-02-09 华为技术有限公司 一种报文转发的方法、装置
CN107544788B (zh) * 2017-07-19 2020-09-01 北京中科睿芯智能计算产业研究院有限公司 一种带时间印记的数据流图拥塞检测方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101867519A (zh) * 2010-06-03 2010-10-20 中国人民解放军91655部队 一种自组网的动态区域路由方法及系统

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100505675C (zh) * 2004-01-08 2009-06-24 电子科技大学 一种基于蚂蚁算法的分布式自组网动态路由方法
KR100818228B1 (ko) * 2006-03-28 2008-04-01 삼성전자주식회사 무선 애드 혹 네트워크에서 파워 및 전송지연을 고려한경로 설정 방법 및 이를 적용한 단말장치
CN100534059C (zh) * 2007-02-12 2009-08-26 北京航空航天大学 优化树形拓扑覆盖网络路由的方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101867519A (zh) * 2010-06-03 2010-10-20 中国人民解放军91655部队 一种自组网的动态区域路由方法及系统

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