CN105791459A - 一种IP网络到AdHoc网络的业务映射方法 - Google Patents

一种IP网络到AdHoc网络的业务映射方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种IP网络到AdHoc网络的业务映射方法，引入业务子层，负责IP地址与网络设备标识映射、IP QoS特性与AdHoc网络QoS特性映射，针对业务类型提供有区别的无线承载服务，能够复用已有的成熟的软件和技术，节省开发和使用成本；有利于提升用户体验；添加了业务子层，用于连接TCP/IP协议栈和AdHoc无线协议栈，有利于两种协议体制的互联互通；提出了一种快速感知用户设备接入的方法，能够快速发现用户设备是否在线，有利于加快AdHoc网络的响应速度。

Description

一种IP网络到AdHoc网络的业务映射方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种IP网络到AdHoc网络的业务映射方法。
背景技术
根据IEEE802.11标准委员会的定义，AdHoc网络指的是一种自组织对等式多跳移动通信网络。在AdHoc网络中所有节点的地位平等，无需设置任何的中心控制节点，网络中的节点不仅具有普通移动终端的功能，还具备报文转发能力。与普通的移动网络和固定网络相比，它具备无中心、自组织、多跳路由、动态拓扑等特点。AdHoc网络适用于无法或不便预先铺设网络设施的场合、需快速自动组网的场合、例如军事应用、传感器网络、紧急应用和个人应用。
当传统的IP网络通过AdHoc连接时，如何把IP地址和网络设备标识进行映射，如何把IP分组原有的QoS特性与AdHoc网络的QoS特性进行映射是一个亟待解决的问题。
现有的AdHoc设备使用自有的协议和数据格式，没有实现IP化，无法与IP网络互联互通。AdHoc设备本身既是节点设备(转发业务)也是用户设备(产生业务)。现有的成熟的互联网软件无法使用到该系统中,难以利用现有的成熟的软件和TCP/IP协议，开发和使用成本高，无法针对不同的IP业务提供不同的无线承载服务，用户体验不佳。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种IP网络到AdHoc网络的业务映射方法，引入业务子层，负责IP地址与网络设备标识映射、IPQoS特性与AdHoc网络QoS特性映射，针对业务类型提供有区别的无线承载服务，能够复用已有的成熟的软件和技术，节省开发和使用成本。
本发明的一种IP网络到AdHoc网络的业务映射方法，AdHoc网络中每个节点设备连接一个IP用户；IP用户与所连接的节点设备上各自配置的IP协议栈实现交互通信，节点设备中配置的AdHoc协议栈与本节点设备的IP协议栈通过添加一个业务子层实现交互通信；该业务子层位于本节点设备的IP协议栈中IP/ARP子层，同时位于AdHoc协议栈的PDCP子层之上，且与PRC子层并列；
所述方法包括如下步骤：
步骤一、节点设备的业务子层接收到报文后，首先判断该报文的出处：
A、当报文来自本节点设备的以太网链路层时，根据对应的IP用户的IP协议栈中IP/ARP请求报文中的目的IP地址进行判断：
(1)如果该报文发送给本节点设备连接的IP用户时，则正常上报到IP/ARP层；
(2)如果该报文发送给其他IP用户的，先在RAL子层的路由表中查询下一跳地址，如果在规定时间内获得路由信息，则按照路由信息指明下一跳，并把该报文交付给RAL；如果在规定时间内没有获得结果，则直接丢弃该报文；
B、当报文来自本节点设备的IP/ARP层时，不进行处理，直接透传到本节点设备的IP协议栈以太网链路层；
C、当报文来自本节点设备的RAL层时，直接把该报文发送给自本节点设备的以太网链路层；
其中，路由表获得方法如下：当业务子层接收到对应IP用户的ARP请求报文后，如果未记录该IP用户的地址，则业务子层把该IP用户地址发送到RAL子层中；
RAL子层通过MID消息将自己关联的IP用户地址发送到所述AdHoc网络中，同时获得其他节点设备关联的IP用户地址以及IP用户地址与对应节点设备的无线网络设备标识的映射关系；
RAL将AdHoc网络的所有的映射关系转换成路由表后发送给业务子层；
步骤二、根据报文业务类型，对报文类型进行标识，并制定不同的传输策略；在报文传输至所述业务子层时，业务子层对报文的类型进行识别，并按照相应的传输策略进行传输。
本发明具有如下有益效果：
本发明提出了一种IP网络到AdHoc网络的业务映射方法，有利于提升用户体验；添加了业务子层，用于连接TCP/IP协议栈和AdHoc无线协议栈，有利于两种协议体制的互联互通；提出了一种快速感知用户设备接入的方法，能够快速发现用户设备是否在线，有利于加快AdHoc网络的响应速度。
附图说明
图1为业务子层在AdHoc协议栈中的位置；
图2为IP数据流处理过程；
图3为消息处理流程图；
图4为用户设备感知流程图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
一、AdHoc协议栈描述
业务子层：接收用户设备数据，发送给RAL；接收RAL上报的数据包，并将数据包传递给用户设备；业务类型映射；IP设备地址与AdHoc设备地址映射。
RRC：网络同步、入网认证、资源调度、退网管理、路由维护、主备切换
PDCP：头压缩、加密/解密，完整性保护(预留)。
RLC：透明模式/确认模式/非确认模式、数据分段/级联/重组。
MAC：多址接入、信道映射、数据传输，测量上报。
业务子层的位置如图1所示
业务子层用于连接TCP/IP协议栈和AdHoc无线协议栈，起到了桥梁的作用
在TCP/IP协议栈中，业务子层位于网络层(IP/ARP)和链路层之间；
在AdHoc无线协议栈中，业务子层位于PDCP之上，与RRC并列，业务子层作为业务面，RRC作为控制面，负责AdHoc网络节点之间信令交互。
IP数据的处理过程如下：
如图2所示，左侧为用户设备的TCP/IP协议栈，自下而上分别为以太网物理层，以太网链路层，网络层(IP/ARP)，传送层(TCP/UDP)和应用层，数据逐层传递。
右侧为节点设备，具有两个协议栈，其中左半部分为TCP/IP协议栈，用于与用户设备通信；右半部分为AdHoc无线协议栈，用于网络内节点设备之间的通信。
图中，红色的线条表示管理配置数据流，该数据只是在用户设备和节点设备之间传输。
蓝色的线条表示发送业务的数据流，从用户设备的应用层发出，经过各个协议层处理后到达节点设备的业务子层，业务子层拦截到数据后，会根据其中的IP地址进行判断，如果该数据是给本设备的，则继续上报给上层协议处理；否则把该数据交给RAL进行处理
紫色的线条表示接受数据流的方向，RAL上报的数据就是发送给本节点设备所连接的用户设备的，直接发送给用户设备即可。
下面针对具体情况详细说明处理过程。
A、来自本节点设备以太网链路层的报文：
根据用户设备的IP/ARP请求报文中的目的IP地址进行判断：
(1)给本节点设备的，正常上报到IP/ARP层，由操作系统的协议栈继续处理。
(2)给其他用户设备的，首先查询RAL路由表获得下一跳地址。同时启动定时器。如果在规定时间内获得路由信息，则按照路由信息指明下一跳，并把该报文交付给RAL，由无线网络的物理层转发。如果在规定时间内没有获得结果，则直接丢弃该报文。
B、来自本节点设备IP/ARP层的报文
不做处理，透传到用户以太网链路层。
C、来自RAL的报文
报文最后能被RAL上报，本身已经说明该报文是发送给连接到本节点设备的用户设备的，直接把该报文发送给以太网链路层即可。
其中，路由表需要不断更新，路由表的建立来自于IP地址与节点网络标识的映射，需要通过用户设备感知流程来实现，具体为：
如图4所示，当业务子层接收到对应IP用户的ARP请求报文后，如果未记录该IP用户的地址，则业务子层把关联到本节点设备的IP用户地址发送到RAL中；
RAL通过MID消息将自己关联的IP用户地址发送到所述AdHoc网络中，同时获得其他节点设备关联的IP用户地址以及IP用户地址与对应节点设备的无线网络设备标识的映射关系；
RAL将AdHoc网络的所有的映射关系发送给业务子层，则业务子层对已有的映射关系进行更新；
删除的流程为：如果节点设备在1分钟之内没有收到来自某个设备的消息(IP/ARP)，则删除该IP/MAC记录，同时通知RRC模块。
表4-1IP地址与AdHoc设备地址映射表
对待用户不同的业务，需要提供不同的服务，例如语音、视频、图像、文字。
业务子层需要将业务进行标记，指明其类型，方便低层区别调度。
参考传统TCP/IP网络的传输方式，根据业务类型，对报文分别进行标记；不同类型制定不同的传输策略；先识别标记，然后按照类型对应的策略进行传输。
表4-3IP首部格式
表4-4业务类型与DSCP域的映射关系
(1)IP设备与AdHoc设备通过以太网连接
(2)业务子层协议软件初始化
(3)接收来自以太网或者AdHocRAL的数据包：
如果收到以太网数据包
如果接收到ARP请求数据包
记录该用IP设备的IP地址，把IP地址与AdHoc设备地址进行映射，并通知RAL本地IP地址与AdHoc设备地址的映射关系。
如果该ARP数据包的目的IP是AdHoc设备本身，则把该数据包返回给操作系统协议栈。
否则反馈ARP回应，并且把ARP回应数据包中的目的MAC地址填写为本AdHoc设备的MAC地址。
如果接收到IP数据包
首先查询网络中该目的IP地址对应的AdHoc网络设备地址
如果该IP数据包的目的IP在网络中，则把该IP包发送给RAL，并把IP报头中的DSCP映射为AdHoc网络的业务优先级。
否则则丢弃该IP数据包
如果收到RAL数据包，则提取其中的IP数据部分，并加上以太网协议帧头，然后发送给关联到本AdHoc设备的IP设备。
本发明的关键点和欲保护点为：
IPQoS到AdHocQoS映射方案
IP协议地址到AdHoc设备地址映射方案
本发明解决了传统IP网络到AdHoc网络的的业务映射问题，使得IP设备之间能够通过AdHoc网络进行互联互通，并且能够根据IP网络的QoS对不同类型的业务区别对待，提供了用户体验，最大程度的利用了现有的软件，节省了开发与使用成本。
表7-1术语解释
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种IP网络到AdHoc网络的业务映射方法，其特征在于，AdHoc网络中每个节点设备连接一个IP用户；IP用户与所连接的节点设备上各自配置的IP协议栈实现交互通信，节点设备中配置的AdHoc协议栈与本节点设备的IP协议栈通过添加一个业务子层实现交互通信；该业务子层位于本节点设备的IP协议栈中IP/ARP子层，同时位于AdHoc协议栈的PDCP子层之上，且与PRC子层并列；
所述方法包括如下步骤：
步骤一、节点设备的业务子层接收到报文后，首先判断该报文的出处：
A、当报文来自本节点设备的以太网链路层时，根据对应的IP用户的IP协议栈中IP/ARP请求报文中的目的IP地址进行判断：
(1)如果该报文发送给本节点设备连接的IP用户时，则正常上报到IP/ARP层；
(2)如果该报文发送给其他IP用户的，先在RAL子层的路由表中查询下一跳地址，如果在规定时间内获得路由信息，则按照路由信息指明下一跳，并把该报文交付给RAL；如果在规定时间内没有获得结果，则直接丢弃该报文；
B、当报文来自本节点设备的IP/ARP层时，不进行处理，直接透传到本节点设备的IP协议栈以太网链路层；
C、当报文来自本节点设备的RAL层时，直接把该报文发送给自本节点设备的以太网链路层；
其中，路由表获得方法如下：当业务子层接收到对应IP用户的ARP请求报文后，如果未记录该IP用户的地址，则业务子层把该IP用户地址发送到RAL子层中；
RAL子层通过MID消息将自己关联的IP用户地址发送到所述AdHoc网络中，同时获得其他节点设备关联的IP用户地址以及IP用户地址与对应节点设备的无线网络设备标识的映射关系；
RAL将AdHoc网络的所有的映射关系转换成路由表后发送给业务子层；
步骤二、根据报文业务类型，对报文类型进行标识，并制定不同的传输策略；在报文传输至所述业务子层时，业务子层对报文的类型进行识别，并按照相应的传输策略进行传输。
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