CN106100992A - 数据发送设备及其方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种数据发送设备及其方法。所述数据发送方法包括；接收数据包并将数据包存储在缓存器中；确定用于传输数据包的多个路径；基于所述多个路径中的各个节点的发送速率计算出所述多个路径中的每个路径的能耗；使用所述多个路径中的能耗最低的路径来发送数据包。

Description

数据发送设备及其方法

技术领域

本申请涉及一种数据发送设备及其方法，更具体地讲，涉及一种基于能耗来发送数据包的方法和设备。

背景技术

目前，随着网络技术的发展，人们可以随时随地在线欣赏音乐和视频等内容，或者经由网络下载期望的内容。然而，由于目前网络中使用最短路径算法来对数据包进行路由，导致网络的中心节点承担大量的传输。因此，当用户数量较多时，会出现中心节点拥塞的现象。

另外，在网络(诸如，多跳网络)中越来越多的移动终端被用作中继节点。然而，由于移动终端的电池电量有限，如果不对作为中继节点的移动终端的转发速率进行限制，则会造成移动终端的电池电量被过度消耗。

因此，需要一种在控制网络中的各个节点的能耗的同时减轻中心网络节点的负担的数据发送设备及其方法。

发明内容

本发明的示例性实施例在于提供一种数据发送设备及其方法，从而能够自适应地改变数据包的发送速率并有效地控制网络系统的能耗。

根据本发明的示例性实施例的一方面，提供了一种用于数据发送设备的数据发送方法。所述方法包括；接收数据包并将数据包存储在缓存器中；确定用于传输数据包的多个路径；基于所述多个路径中的各个节点的发送速率计算出所述多个路径中的每个路径的能耗；使用所述多个路径中的能耗最低的路径来发送数据包。

可选择地，数据发送设备可计算存储在节点的缓存器中的数据包的大小，并将计算出的存储在缓存器中的数据包的大小与数据发送设备的传输容量进行比较。如果计算出的存储在缓存器中的数据包的大小小于或等于数据发送设备的传输容量，则数据发送设备可使用多个路径中的能耗最低的路径发送存储在缓存器中的数据包。

可选择地，如果计算出的存储在缓存器中的数据包的大小大于数据发送设备的传输容量，则数据发送设备可使用多个路径中的能耗最低的路径发送存储在缓存器中的数据包中的大小等于数据发送设备的传输容量的数据包，并使用能耗次低的路径发送剩余的数据包。

可选择地，路径中的各个节点的发送速率可分别基于各个节点的存储在缓存器中的数据包的大小与缓存器容量的比例来确定。

可选择地，路径中的各个节点的发送速率可分别基于各个节点的存储在缓存器中的数据包的大小与各个节点的存储在缓存器中的数据包的大小之和的比例来确定。

根据本发明的示例性实施例的另一方面，提供了一种数据发送设备。所述数据发送设备包括；缓存器，被配置为接收和存储数据包；路由器，被配置为确定用于传输数据包的多个路径；计算器，被配置为基于所述多个路径中的各个节点的发送速率计算出所述多个路径中的每个路径的能耗；控制器，被配置为使用所述多个路径中的能耗最低的路径来发送数据包。

可选择地，计算器还可被配置为计算存储在缓存器中的数据包的大小。另外，数据发送设备还可包括：比较器，被配置为将计算出的存储在缓存器中的数据包的大小与数据发送设备的传输容量进行比较。

根据本发明的示例性实施例，如果比较器的比较结果为计算出的存储在缓存器中的数据包的大小小于或等于数据发送设备的传输容量，则控制器还可被配置为使用多个路径中的能耗最低的路径发送存储在缓存器中的数据包。

可选择地，如果比较器的比较结果为计算出的存储在缓存器中的数据包的大小大于数据发送设备的传输容量，则控制器还可被配置为使用多个路径中的能耗最低的路径发送存储在缓存器中的数据包中的大小等于传输容量的数据包，并使用能耗次低的路径发送剩余的数据包。

可选择地，计算器还可被配置为分别基于路径中的各个节点的存储在缓存器中的数据包的大小与缓存器容量的比例来确定各个节点的发送速率。

可选择地，计算器还可被配置为分别基于路径中的各个节点的存储在缓存器中的数据包的大小与各个节点的存储在缓存器中的数据包的大小之和的比例来确定各个节点的发送速率。

通过使用根据本发明的示例性实施例的方法和设备，能够自适应地改变数据包的发送速率并有效地控制网络系统的能耗。

将在接下来的描述中部分阐述本发明总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明总体构思的实施而得知。

附图说明

通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出根据本发明的示例性实施例的数据发送方法的流程图；

图2是示出根据本发明的示例性实施例的网络架构的示例的示图；

图3是示出根据本发明的示例性实施例的数据发送设备的框图；

图4和图5是示出根据本发明的示例性实施例的数据发送方法的性能的曲线图。

在整个附图中，相同的标号可被理解为表示相同的部件、组件和结构。

具体实施方式

现在将具体参照在附图中示出其示例的示例性实施例，在附图中，相同的标号始终指示相似的元件。在这方面，本示例性实施例可具有不同形式，不应被解释为限于在此阐述的描述。相应地，仅在下面通过参照附图来描述示例性实施例以解释本说明书的各方面。

关于在此使用的术语，在考虑示例性实施例中的功能的情况下尽可能地选择最广泛使用的术语；然而，这些术语可根据本领域技术人员的意图、判例或新技术的出现而改变。在此使用的一些术语可由申请人任意选择。在这种情况下，这些术语将在下面被具体定义。相应地，应基于其独特含义和本构思的整体语境来理解在此使用的特定术语。

还将理解的是，当在此使用术语“包括”、“包含”和“具有”时，除非另有定义，否则所述术语说明所列举的元素的存在，但不排除其他元素的存在或添加。此外，在此使用的术语“单元”和“模块”表示用于处理至少一种功能或操作的单元，其中，所述单元可由硬件、软件或者硬件和软件的组合实现。

下面将参照附图来具体描述示例性实施例，使得本领域普通技术人员可容易地实现本发明构思。然而，本发明构思可以以许多不同方式实现，并不应被视为限于在此阐述的示例性实施例。此外，将在附图中省略与示例性实施例的描述无关的部分以清楚地描述示例性实施例，在整个说明书中相似的标号将表示相似的元件。

以下，将网络中的源节点作为数据发送设备的示例对本发明进行描述。然而，对于本领域技术人员而言显然的是，本发明不限于此。

根据本发明的示例性实施例的数据发送设备的示例可包括但不限于固定终端(诸如数字电视和台式计算机)和移动终端(诸如智能电话、平板个人计算机(PC)、膝上型计算机、数字广播终端、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)和导航设备)。

图1是示出根据本发明的示例性实施例的数据发送方法的流程图。

参照图1，在操作S101，数据发送设备可接收数据包并将数据包存储在缓存器中。在操作S103，数据发送设备可确定用于传输数据包的多个路径。例如，数据发送设备可遍历整个网络来确定能够到达目的节点的所有路径。

在操作S105，数据发送设备可基于多个路径中的各个节点的发送速率计算出所述多个路径中的各个路径的能耗。例如，可使用下面的等式1来计算节点的功耗。

等式1

W_α,β＝g(r)＝σ_e+μ_e·r^τ

其中，W_α,β表示数据包从节点α到节点β所需的能耗，μ_e表示能耗与速率相关因子，τ为比例调整因子，r表示α节点的发送速率，σ_ε表示网络系统能耗。

可通过将路径中的各个节点的功耗相加得到该路径的总体功耗。例如，从源节点i转发到目的节点j所需能耗可使用如下的等式2来表示。

等式2

$P\left(i\→j\right)=\underset{\mathrm{\α},\mathrm{\β}}{\Σ}{W}_{\mathrm{\α},\mathrm{\β}}$

在此，可将α节点的发送速率设置为从α节点到β节点的最大带宽。然而，如果路径中的各个节点总是以最大速度(即，最大带宽)发送数据包，则很容易出现路径中的节点的缓存器拥塞或溢出的现象。另外，这也会导致传输路径的能耗提高。

根据本发明的示例性实施例，可基于路径中的各个节点的存储在缓存器中的数据包的大小来确定各个节点的发送速率。可基于存储在缓存器中的数据包的大小与缓存器的容量的比例自适应地确定节点的发送速率。例如，当存储在缓存器中的数据包的大小为缓存器的容量的2/3时，可将发送速率设置为最大带宽的2/3。

根据本发明的另一示例性实施例，可使用如下的等式3来确定路径中的各个节点的发送速率。换句话说，可基于路径中的各个节点的存储在缓存器中的数据包的大小与路径中的各个节点的存储在缓存器中的数据包的大小之和的比例来确定。

等式3

$r_{i,j}=\frac{n_{i,j}}{\underset{i\→j}{\Σ}{n}_{i,j}}{R}_{i,j}$

其中，r_i,j表示i节点到j节点的发送速率，n_i,j是存储在i节点的缓存器中的数据包的大小，R_i,j表示i节点到j节点的最大带宽。

这样，通过自适应地设置路径中的各个节点的发送速率，可在降低能耗的同时避免出现拥塞的现象。

根据本发明的示例性实施例，在通过基于利用上述方法确定的发送速率确定各个路径的能耗之后，数据发送设备可使用多个路径中的能耗最低的路径来发送存储在缓存器中的数据包。

根据本发明的另一示例性实施例，在通过基于利用上述方法确定的发送速率确定各个路径的能耗之后，在操作S107，数据发送设备可计算存储在缓存器中的数据包的大小。随后，在操作S109，可对计算出的存储在缓存器中的数据包的大小与数据发送设备的传输容量进行比较。可通过使用邻接矩阵与相应的最大带宽来计算数据发送设备的传输容量。

根据本发明的示例性实施例，当计算出的存储在缓存器中的数据包的大小小于或等于数据发送设备的传输容量时，在操作S111，数据发送设备可使用多个路径中的能耗最低的路径发送存储在缓存器中的数据包。

另外，根据本发明的另一示例性实施例，当计算出的存储在缓存器中的数据包的大小大于数据发送设备的传输容量时，在操作S113，数据发送设备可使用所述多个路径中的能耗最低的路径发送存储在缓存器中的数据包中的大小等于数据发送设备的传输容量的数据包，并使用能耗次低的路径发送剩余的数据包。

根据本发明的示例性实施例，当数据包到达目的节点时，数据发送设备可从缓存器删除所述数据包。

以下将参照图2详细描述根据本发明的示例性实施例的数据发送方法。

图2是示出根据本发明的示例性实施例的网络架构的示例的示图。

参照图2，根据本发明的示例性实施例的网络架构可包括7个节点，a、b、c、d、e、f和g，并且a节点是源节点，d是目的节点。这里，用于传输数据包的路径包括两个路径，分别为a→b→c→d以及a→g→f→e→d。

在此，假设第一路径(a→b→c→d)中的各个节点的功耗分别为W_a,b＝1,W_b,c＝2,W_c,d＝9。假设第二路径(a→g→f→e→d)中的各个节点的功耗分别为W_a,g＝1,W_g,f＝3,W_f,e＝2,W_e,d＝1。这样，第一路径的总体功耗为12，第二路径的总体功耗为7。也就是说，第二路径为能耗最低的路径，第一路径为能耗次低的路径。

当存储在节点a的缓存器中的数据包的大小小于或等于节点a的传输容量时，节点a使用第二路径来发送存储在节点a的缓存器中的数据包。当存储在节点a的缓存器的数据包的大小大于节点a的传输容量时，节点a使用第二路径来发送存储在缓存器中的数据包中的大小等于传输容量的数据包，并使用第一路径来发送剩余的数据包。

以上，虽然以2个路径为示例进行了说明，然而，应理解，本发明可应用大于等于2的路径的情况。以下，将参照图3来描述根据本发明的示例性实施例的数据发送设备。

图3示出根据本发明的示例性实施例的数据发送设备300的框图。

参照图3，数据发送设备300可包括缓存器301、路由器303、计算器305、比较器307和控制器309。

缓存器301可接收和存储数据包，并且路由器303可确定用于传输数据包的多个路径。例如，路由器303可遍历整个网络来确定能够到达目的节点的所有路径。

计算器305可基于由路由器303确定的多个路径中的各个节点的发送速率计算出各个路径的能耗。此外，控制器309可使用多个路径中的能耗最低的路径来发送数据包。

此外，计算器305还可计算存储在缓存器301中的数据包的大小。比较器307可对由计算器305计算出的存储在缓存器301中的数据包的大小与数据发送设备300的传输容量进行比较。

如果比较器307的比较结果为计算出的存储在缓存器301中的数据包的大小小于或等于数据发送设备300的传输容量，则控制器309可使用多个路径中的能耗最低的路径发送存储在缓存器301中的数据包。

根据本发明的另一示例性实施例，如果比较器307的比较结果为计算出的存储在缓存器301中的数据包的大小大于数据发送设备300的传输容量，则控制器309可使用多个路径中的能耗最低的路径发送存储在缓存器301中的数据包中的大小等于数据发送设备300的传输容量的数据包，并使用能耗次低的路径发送剩余的数据包。

根据本发明的另一示例性实施例，计算器305还可分别基于路径中的各个节点的存储在缓存器中的数据包的大小与缓存器容量的比例来确定各个节点的发送速率。计算器305可分别基于存储在缓存器中的数据包的大小与缓存器的容量的比例自适应地确定节点的发送速率。例如，当存储在缓存器中的数据包的大小为缓存器的容量的2/3时，计算器可将发送速率设置为最大带宽的2/3。

根据本发明的另一示例性实施例，计算器305还可分别基于路径中的各个节点的存储在缓存器中的数据包的大小与各个节点的存储在缓存器中的数据包的大小之和的比例来确定各个节点的发送速率。

这样，通过自适应地设置路径中的各个节点的发送速率，可在降低能耗的同时避免出现拥塞的现象。

根据本发明的另一示例性实施例，当数据包到达目的节点时，控制器309可从缓存器删除所述数据包。

图4和图5是示出根据本发明的示例性实施例的数据发送方法的性能的曲线图。

在图4中，示出了根据本发明的示例性实施例的数据发送方法、现有的最短路径路由方法和有效路径方法在不同的数据包产生速率下的平均能耗。从图4中能够看出，在数据包产生速率较高的区段，根据本发明的示例性实施例的数据发送方法在能耗控制方面的性能明显优于现有的最短路径方法和有效路径方法。

另外，在图5中示出了根据本发明的示例性实施例的数据发送方法、现有的最短路径路由方法和有效路径方法在不同的数据包长度(即，数据包的大小)下的平均能耗。从图5中可以看出，在数据包长度较长的区段，根据本发明的示例性实施例的数据发送方法在能耗控制方面的性能明显优于现有的最短路径方法和有效路径方法。

如上所述，通过使用根据本发明的示例性实施例的数据发送方法和设备，能够自适应地改变数据包的发送速率并有效地控制网络系统的能耗。

此外，其他示例性实施例也可通过介质(例如，计算机可读介质)中/上的计算机可读代码/指令来实现，以控制至少一个处理元件实现任何上述示例性实施例。介质可与允许计算机可读代码的存储和/或传输的任何介质相应。利用包括记录介质(诸如，磁存储介质(例如，ROM、软盘、硬盘等)和光记录介质(例如，CD-ROM或DVD))和传输介质(诸如，互联网传输介质)的介质的示例，计算机可读代码可以以各种方式在介质上被记录/传输。因此，介质可以是根据一个或更多个示例性实施例的包括或携带信号或信息的这样定义和可测量的结构，诸如，携带比特流的装置。介质还可以是分布式网络，使得计算机可读代码以分布式方式被存储/传输和执行。此外，处理元件可包括处理器或计算机处理器，处理元件可分布和/或包括在单个装置中。

应理解的是，在此描述的示例性实施例应仅以描述性含义被考虑，而不是为了限制的目的。对于每个示例性实施例中的特征和方面的描述通常应被考虑为可用于其他示例性实施例中的其他类似特征或方面。虽然已参照附图描述了一个或更多个示例性实施例，但本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离由权利要求限定的精神和范围的情况下，可做出形式和细节上的各种改变。

Claims (10)

1.一种用于数据发送设备的数据发送方法，包括；

接收数据包并将数据包存储在缓存器中；

确定用于传输数据包的多个路径；

基于所述多个路径中的各个节点的发送速率计算出所述多个路径中的每个路径的能耗；

使用所述多个路径中的能耗最低的路径来发送数据包。

2.如权利要求1所述的数据发送方法，其中，使用所述多个路径中的能耗最低的路径来发送数据包的步骤包括：

计算存储在节点的缓存器中的数据包的大小；

将计算出的存储在缓存器中的数据包的大小与数据发送设备的传输容量进行比较；

如果计算出的存储在缓存器中的数据包的大小小于或等于数据发送设备的传输容量，则使用所述多个路径中的能耗最低的路径发送存储在缓存器中的数据包。

3.如权利要求2所述的数据发送方法，其中，使用所述多个路径中的能耗最低的路径来发送数据包的步骤还包括：

如果计算出的存储在缓存器中的数据包的大小大于数据发送设备的传输容量，则使用所述多个路径中的能耗最低的路径发送存储在缓存器中的数据包中的大小等于数据发送设备的传输容量的数据包，并使用能耗次低的路径发送剩余的数据包。

4.如权利要求1所述的方法，其中，路径中的各个节点的发送速率基于所述各个节点的存储在缓存器中的数据包的大小与缓存器容量的比例来确定。

5.如权利要求1所述的方法，其中，路径中的各个节点的发送速率基于所述各个节点的存储在缓存器中的数据包的大小与所述各个节点的存储在缓存器中的数据包的大小之和的比例来确定。

6.一种数据发送设备，包括；

缓存器，被配置为接收和存储数据包；

路由器，被配置为确定用于传输数据包的多个路径；

计算器，被配置为基于所述多个路径中的各个节点的发送速率计算出所述多个路径中的每个路径的能耗；

控制器，被配置为使用所述多个路径中的能耗最低的路径来发送数据包。

7.如权利要求6所述的数据发送设备，其中，计算器还被配置为计算存储在缓存器中的数据包的大小，

其中，所述数据发送设备还包括：比较器，被配置为将计算出的存储在缓存器中的数据包的大小与数据发送设备的传输容量进行比较，

其中，控制器还被配置为如果比较器的比较结果为计算出的存储在缓存器中的数据包的大小小于或等于数据发送设备的传输容量，则使用所述多个路径中的能耗最低的路径发送存储在缓存器中的数据包。

8.如权利要求7所述的数据发送设备，其中，控制器还被配置为：

如果比较器的比较结果为计算出的存储在缓存器中的数据包的大小大于数据发送设备的传输容量，则使用所述多个路径中的能耗最低的路径发送存储在缓存器中的数据包中的大小等于传输容量的数据包，并使用能耗次低的路径发送剩余的数据包。

9.如权利要求6所述的数据发送设备，其中，计算器还被配置为基于路径中的各个节点的存储在缓存器中的数据包的大小与缓存器容量的比例来确定所述各个节点的发送速率。

10.如权利要求6所述的数据发送设备，其中，计算器还被配置为基于路径中的各个节点的存储在缓存器中的数据包的大小与所述各个节点的存储在缓存器中的数据包的大小之和的比例来确定所述各个节点的发送速率。