CN107318146B - 移动集群自组网的拓扑控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动集群自组网的拓扑控制方法,使用单路径路由协议、多路径路由协议和资源稀缺算法相结合,可解决无线自组织网络中,由于节点的高速度和链路的长延迟带来的端到端不能建立完整通信链路而要实现数据尽力传递的方法。建立了高速运动链状拓扑通信模型和三段间歇分割拓扑通信模型,提出了在二层数据链路层间断连通的状况下用三层路由层实现路由控制管理的方法,并设计了存储‑转发策略、贪婪连接策略、资源释放策略、多路径路并行传输策略和资源稀缺优先策略等可行方案,在此基础上给出了尽力传输机制在硬件平台上的设计方案和实现方法。该方法为多种无线自组织网络在高速移动及长延迟等恶劣环境下的实战通信奠定了理论和实践基础。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域,特别是涉及一种移动集群自组网的拓扑控制方法。
背景技术
目前主流的无线网络(例如移动蜂窝网,Ad-Hoc网络,MANET,短波,超短波等)协议均是在TCP/IP体系结构上建立的,网络研究是基于链路连通的前提条件下进行的,因此网络通信直接依赖于端到端节点之间的持续连接、拓扑结构的持续稳定、可估计的传输时延以及可靠的终端误码率等。而在通信组网中,拓扑控制是不同组网研究的基础,尤其在非对称链路和分割网络中拓扑控制是解决端到端数据通信的先决条件。
移动集群在非静止的状态下工作时,伴随着随机运动、高低程分布、链路非对称、节点振荡接入、网络间歇连通等状态,这会带来网络通信的数据投递成功率低、延迟高、丢包率高、路由表频繁振荡或数据丢弃,产生,甚至在极端情况下面发生目标不可达、网络通信瘫痪的严重后果,因此现有的静态拓扑控制方法无法适应不可靠链路环境,这是影响通信系统应用的关键问题。因此需要针对恶劣链路环境下集群通信的特点研究出一种动态网络拓扑控制技术,解决动态移动通信网络的非稳定通信问题,提高信息投递的成功率。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种可解决动态移动通信网络的非稳定通信问题、提高信息投递的成功率的移动集群自组网的拓扑控制方法。
技术方案:为实现上述目的,本发明的移动集群自组网的拓扑控制方法包括如下步骤:
步骤一:判断源节点与目的节点处于连通区域还是非连通区域,若为非连通区域,则跳转到步骤二;若为连通区域,则跳转到步骤三;
步骤二:当源节点与目的节点处于非连通区域时,按如下步骤:
1)执行存储-转发策略;源节点在其所在的区域内扩散其欲转发的数据分组,源节点所在的区域内所有的节点都收到并存储该数据分组至各自的副本发送缓冲区;
2)执行贪婪连接策略:源节点所在的区域内的所有节点试图对外扩散欲转发的数据分组,当源节点所在的区域内的某个节点与区域外部的某个节点有连接机会,采用单跳方式建立连接;
3)判断两节点之间的连通链路是一条还是多条,若为一条,按照单路径传输机制路由;若为多条链路,按照多路径并行传输机制路由,两节点交换各自的副本信息,将数据分组传递出去;跳转至步骤四;
步骤三:当源节点与目的节点处于连通区域时,查找路由表,执行AODV路由协议,跳转至步骤五;
步骤四:判断接收节点是否为目的节点,如果是,完成传递任务,跳转至步骤五;如果不是,判断接收节点与目的节点是否在同一个连通区域,如果两者处于非连通区域,跳转至步骤二且以接收节点替代步骤二中的源节点;如果两者处于连通区域,跳转至步骤三且以接收节点替代步骤三中的源节点;
步骤五:资源释放。
进一步地,节点间进行数据分组的转发和备份时,采用基于确认字符ACK、用于记录数据分组完成一跳转发次数的数值TTL以及转发倒计时COUNT DOWN TIMER的资源释放策略以及时释放发送该数据分组所占用的资源;若目的节点收到数据分组,目的节点立即广播确认字符ACK,接收到确认字符ACK的中间节点将该数据分组的备份从其副本发送缓冲区内删除;所述数值TTL累加到设定数值时,网络中所有的节点不再对此数据分组进行转发;每个节点从接收到该数据分组开始COUNT DOWN TIMER从预设值开始减到0时,中间节点就丢弃该数据分组。
进一步地,步骤二中执行贪婪连接策略之前先判断数据分组是否为稀缺资源,若是,则进行优先处理,若不是,开启TTL与COUNT DOWN TIMER并进行处理。
进一步地,数值TTL的设定数值为网络中98%的节点收到同一数据分组备份时一共转发的次数。
进一步地,COUNT DOWN TIMER的预设值根据网络分割的时间规律确定。
进一步地,源节点的某数据分组的COUNT DOWN TIMER减到0还未收到确认字符ACK时,再次向网络发送此数据分组。
进一步地,步骤二中多路径并行传输的方式路由的具体步骤为:
a)搜索网络间的连通链路并去除冗余链路,然后计算每条链路的Metric值,选取最优的两条作为传输数据的链路,其余链路为备份路径;
b)分配副本发送缓冲区,并确定发送窗口的指针;
c)按序发送数据分组;
d)当一条链路发送完毕时判断另一条链路是否仍有数据分组待发送,若是,跳转到a);若否,跳转到e);
e)副本发送缓冲区内的所有数据分组发送完毕,跳转至步骤四。
有益效果:本发明的移动集群自组网的拓扑控制方法针对移动集群自组织网络的拓扑控制问题,建立高速链状拓扑传播模型和三段间歇分割拓扑传播模型,并设计存储-转发、贪婪连接、资源释放和资源稀缺优先等可靠的数据传输保证策略,同时提出单路径按需路由协议和多路径路并行传输方法,可实现移动集群的尽力通信。
附图说明
附图1(a)-附图1(c)为高速移动链状拓扑传播模型;
附图2(a)-附图2(c)为三段间歇分割拓扑传播模型;
附图3(a)-附图3(e)为单路径尽力传输机制的过程图;
附图4为三层路由层对二层数据链路层的协议架构图;
附图5为多路径并行传输方式的路由选取示意图;
附图6为副本发送缓冲区并行发送时窗口和指针动态调整的示意图;
附图7为紫外高速移动通信拓扑控制内部装置的构成示意图;
附图8为移动集群自组网拓扑控制流程图;
附图9为紫外光自组织通信系统平台装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
本发明提出了一种移动集群自组网拓扑控制方法,使用单路径路由协议、多路径路由协议和资源稀缺算法相结合,解决自组织网络中的节点的随机移动和链路的长延迟带来的端到端不能建立完整通信链路,在此前提下进行数据投递的问题,提出一种尽力传输关键技术,能实现紫外光动态网络的拓扑控制,达到端到端的数据包成功投递。建立高速运动链状拓扑传播模型和三段间歇分割拓扑传播模型,以已知的通信半径、带宽、误码率、时延等信道指标,为尽力传输机制提供网络分析模型;提出在二层链路层间断连通或长延迟状态下用三层网络层协议弥补的方法,包括:设计存储-转发、贪婪连接、资源释放和可靠的数据传输保证策略,提出一种单路径按需路由协议;采用多路径路并行传输策略尽可能快的完成传输任务,在窗口机制中加入资源稀缺优先模型,保护弱势节点的分组传递率。
一、建立移动集群拓扑网络模型:高速链状拓扑传播模型和三段间歇分割拓扑传播模型。
移动集群的拓扑状况可以归纳出两种极端情况,其它的网络状态可以从这两种模型叠加和演变得出。第一种:节点群按照链状拓扑高速运动,要求完成实时通信;第二种,节点群被间歇随机分割为若干段,相邻两部分仅有短暂连接机会(10s),且三部分不会同时发生连接。继而,模型可抽象为两种典型:高速链状拓扑传播模型(数据传输过程如附图1(a)-附图1(c)所示)和三段间歇分割拓扑传播模型(附图2(a)-附图2(c)所示)。
二、单路径的尽力传输机制,包括设计存储-转发策略、贪婪连接策略、资源释放策略和可靠的数据传输保证策略。
当节点群在某时刻被随机分割成三段网络,数据分组传递任务从源节点S向目的节点D,如图2(a)所示的时刻源节点S与目的节点D分别位于A、C网络,中间有B网络相隔,相邻的网络之间有连接机会,但相隔的网络之间没有直接连接机会,如图2(b)与图2(c)所示。对于现有自组织多跳路由协议,若有数据转发首先要在S与D之间确定一条完整的链路,而这种三段式分割网络是不能满足算法要求的。因此,通常遇到这种情况时,路由计算的结果是不可达,然后不再有数据分组转发动作,直到S与D融合为一个网络中,并且保证一段充足时间用来进行完整链路的建立和新路由的发现,才能进行多跳转发。但是,如果网络始终没有机会使S与D能融合到一个网络,则此数据分组信息将永远无法传递出去。
三层路由对二层链路的拓扑管理方法:在第二层数据链路层未建立完整连接的情况下用第三层路由层的管理来弥补,设计存储-转发策略和贪婪连接策略,使用接力方式让路由协议在数据链路上分段计算和分段传递,如图4所示。存储-转发策略是源节点S将待发数据分组转发给本地网络A内所有节点,如附图3(a)所示,这些中间节点将收到的数据分组按照FIFO顺序存储在本地的副本发送缓冲区,经过一段时间,网络A内所有节点都将会存储一份相同的副本。
贪婪连接策略是随着节点群的随机快速移动,网络A中的某节点P与网络B中的某节点Q之间相互的距离和位置满足通信链接时,P与Q就有短暂的机会互通信息,此时两节点立即交换各自的副本信息,如附图3(b)所示,这样源节点S的数据分组DATA1就成功从A网络转发到B网络。以此类推,如附图3(c)-图3(d)所示,中间节点P在B网络中转发分组数据DATA1,当B网络内的节点M与C网络内的节点N能通信时,立即交换副本信息,这样A网络的信息就成功交换到C网络,节点N将数据分组转发给节点D,随即完成从源节点S到目的节点D的数据分组的传递,如附图3(e)所示。这样,S到D的分组传递就由多跳行为变成单跳行为,网络之间的数据交换实际上仅仅耗费了一跳时间(包括链路建立和数据分组交换),比起传统自组织网络的多跳N时间(包括多链路建立、多跳路由建立及多跳转发)仅耗费1/N的时间。因此最大程度提升了源节点与目的节点传递数据的成功率。
由于网络中节点之间采用泛洪的方式进行分组转发和备份,为了避免泛洪风暴产生,引入ACK、TTL、COUNT DOWN TIMER设计一种资源释放策略。情况1,当某个数据分组成功传递到目的节点时,目的节点立刻广播一个确认字符ACK,接收到ACK的节点就将此数据分组的备份在本地的副本发送缓冲区内删除。情况2,每个数据分组完成一跳转发后节点会将其TTL加1,当数据分组的TTL累加到M时(此数字可根据网络的规模来计算随机转发概率,当有98%节点收到同一数据分组备份时一共转发的次数),节点便对此数据分组不再进行转发。情况3,当每个节点收到一个数据分组备份时立即启用该数据分组的COUNT DOWN TIMER倒计时N(可根据网络分割的时间规律而定,若是高速移动的情况N不必太大1分钟即可,若是山区等低速且有大型障碍的情况,N可设定为30分钟或更大),当某个节点的数据分组的COUNT DOWN TIMER减到0还未收到ACK时,中间节点就丢弃该数据分组。情况4,源节点的某数据分组的COUNT DOWN TIMER减到0还未收到ACK时,再次向网络发送此数据分组。
按需路由协议的设计为尽力传输机制,即网络中所有的节点尽最大可能的为数据分组的转发创造机会,尽力投递到目的节点上,因此对于中间节点只是尽力传输,当一个网络中的节点把数据分组传递给另外一个网络中时就完成转发任务。对于在不可靠的数据传输(如丢包和误码)上进行可靠传输的保证机制,拟采用在分组的端到端(S和D)上设计可靠的数据传输保证策略,引入ACK、广播等一系列确认方式实现尽力传输的可靠性保证。
本项目初步确定的移动集群自组网的单路径按需路由算法(单路径传输机制)是:
1)判断源节点S与目的节点D是否在一个连通区域φ如果不是,跳转到第2步;如果是,跳转到第3步。
2)源节点S与目的节点D在非连通区域。
(a)存储-转发。S在本区域A内扩散欲转发的数据分组,A内所有的节点都收到并存储此数据分组信息,此数据分组副本保留S的信息。
(b)贪婪连接。A内所有的节点试图对外扩散此分组,当区域A内的某个节点与区域B的某个节点有连接机会,采用单跳方式建立连接并路由,将分组副本进行交换,传递出去。跳转到第4步。
3)源节点S与目的节点D在连通区域。查找路由表,执行AODV路由协议。跳转到第5步。
4)接收节点Q是否为目的节点D?如果是,完成传递任务,并回复ACK,跳转到第5步。如果不是,判断Q是否与D是否在一个连通区域?如果不是,跳转到第2步;如果是,跳转到第3步。
5)资源释放。
三、多路径并行传输机制
采用多路径同时传递分组信息能很好的避免对单路径依赖过大的问题,避免网络瓶颈拥塞发生,同时动态的优选链路也可最大程度的利用最优信道,因此需要在单路径路由算法的基础上,对多条独立路径进行动态衡量和优选,这样不但可以缩短分组任务交换时间、增加网络吞吐量,也可以均衡网络负载。
由于网络是动态变化的,每个节点所处的具体环境也是变化的,需要采集实时信道参数,包括带宽、丢包率、误包率、时延等,然后对信道质量进行分项评估,然后进行加权计算出Metric值。剔除冗余链路,对每条有效的链路标记相应的Metric值。由非视距紫外光链路的信道特性可知,当链路带宽较大时,意味着通信距离近、天线覆盖面积大,伴随着丢包率低、误包率低、时延小等状况,因此考量网络计算的实时性,仅根据链路带宽和节点繁忙度衡量,再进行归一化处理到[0,255]区间。然后为每条链路标定Metric值,从小到大优选。
此时为避免链路之间重复传递相同的分组备份,根据选取的链路条数和度量值(Metric值),按照指数原则进行任务划分:Metric值最小的链路1,指针放到窗口的第0个分组,开始发送;Metric值次小的链路2,指针放到窗口1/2处,开始发送,Metric值再小的链路3,指针放到3/4处,开始发送,以此类推,并行发送副本发送缓冲区的数据分组,如图5所示。为适应网络状态快速变化,根据紫外光传输信道模型的统计规律,这里选取2个链路作为数据传输链路,指针变化到2/3,其余链路作为备份链路。
为了适应网络拓扑高速变化,采用竞争发送机制。当某条链路完成副本发送任务后,副本缓冲区的大小将重新计算,并根据当下的Metric值,重新选择并分配发送任务。图6中第一状态图为黑色和斜纹数据的窗口和指针状态,图6中第二状态图为黑色和斜纹数据发送完毕后,将数据发送缓冲区重新分配给未发送的网纹与横纹数据的窗口调整状态图。发送机制设计为尽力传输,即不对链路的发送流量进行控制,而是让每条链路尽可能多的把数据发送出去。对于分组的丢失和误码的可靠传输机制的保证在端到端上完成,中间节点没有该功能。
高速移动多路径路由算法设计为:
1)搜索网络间多条连通链路,去除冗余链路。
2)计算各条链路的Metric值,选取最优的两条作为传输数据的链路,其余为备份路径。
3)分配副本发送缓冲区,并确定发送窗口的指针。
4)按序发送数据分组。
5)当一个链路发送完毕另一个仍有大量数据分组待发送时,跳转到第1步;当两个链路基本同时发送完数据分组时,跳转到第6步。
6)副本发送缓冲区内所有数据分组发送完毕。
四、基于以上提出的尽力传输机制中节点的竞争公平性问题,为提高移动速度较快、分割时间较长的节点的投递成功率,建立一种资源稀缺优先模型。
当网络中节点的发送数据量都很大,而网络分割情况严重时,某些节点可能会独霸整个通信资源,而某些节点可能一直竞争不上通信资源,而处于失联状态。这些来自弱势节点的数据定义为稀缺资源。
之前提出的尽力传输机制在信道和节点群间采用竞争的机制完成,以提高网络整体的吞吐率和传输能力。而对于那些移动速度较快、地理位置不好、受干扰较大的节点必将处于分割时间长、信道质量差的弱势。当弱势节点的MAC层好不容易有机会传递出数据后,中间转发节点把其数据分组接收到副本发送缓冲区内,经过很长一段时间未成功发送后此数据分组将被丢弃。如此经过一段时间后,数据发送缓冲区存放的任务大多来自信号强度好的发送节点,而来自弱势节点发送的任务很难保留在缓存空间。这时就会出现节点通信不公平现象,信号强度好的节点占用了绝大部分通信资源。
因此为了提高稀缺资源的数据投递成功率并均衡端到端的吞吐率,需要解决竞争的公平性问题,有必要研究一种资源稀缺优先模型,提高弱势节点的投递成功率,保障弱势节点的通信权利。
资源稀缺可根据节点信道的能力、节点链接入网的历史统计频率、节点访问的时间长度等指标来判断,设计评价指标体系,将指标进行加权平均,即可得到优先级,此优先级的计算在源节点内进行。
在副本发送缓冲区内,引入分组的优先级,为稀缺资源的数据分组打上Tag,这些数据分组不会按照COUNT DOWN TIMER而死亡,即中间节点不能随意丢弃这些稀缺资源,直到其被传递成功后。
五、移动集群自组网装置设计
移动集群自组网拓扑控制内部装置设计,如图7所示,节点设备中的数据发送储存器中的数据在即将发送数据时,会判断源节点和目的节点是同属于连通区域1还是两节点位置关系为非连通区域2。当两节点位于连通区域中,直接查找路由表信息,并由节点发送数据;在两节点处于非连通的状态下,则先进行存储转发,即本区域内的所有节点都将会接收并保留源节点预转发的数据分组;再进行节点组网的贪婪链接,就是上述连通区域内所有节点都试图扩散所接收的分组,一旦有与目的节点所在连通区域有连接的机会(或者是转发出该区域的机会),就会以单跳的方式建立连接并路由;在贪婪连接建立成功后,将会以筛选后的多路径并行传输的方式传输数据,以保证数据可靠有效传输;最后将发送该数据时占用的资源释放,以待下一个数据发送到来。对自组织网络①吞吐率;②误码率;③承载业务能力等进行实物仿真验证。在室外典型自然环境中对①移动速度;②通信时延;③服务质量。并在两种极端典型拓扑状态:高速移动链状拓扑传播模型和三段间歇分割拓扑传播模型下,测试网络的指标:数据分组的投递率、数据分组端到端投递延迟、网络吞吐量,验证协议传输的可靠性和健壮性、协议传输数据的延迟特性、协议传输的数据的总体能力。
移动集群自组网拓扑控制方法如下,如图8所示:
1)判断源节点S与目的节点D是否在一个连通区域?如果不是,跳转到第2步;如果是,跳转到第3步。
2)非连通区域。
(a)存储-转发。源节点S在本区域A内扩散欲转发的数据分组,区域A内所有的节点都收到并存储此数据分组信息,此数据分组副本保留S的信息。
a1)稀缺资源判断?
a2)是。进行优先处理
a3)不是。开启COUNTDOWN TIMER、TTL
(b)贪婪连接。A1内所有的节点试图对外扩散此分组,当与区域B的某个节点有连接机会,采用单跳方式建立连接并路由,
b1)搜索网络间多条连通链路判断多条还是唯一?
b2)若是唯一,将分组副本进行交换,传递出去。
b2)若是多条,去除冗余。计算各条路径的Metric值,选取最优的两条作为传输数据链路,其余为备份路径。
b3)分配副本发送缓冲区,并确定发送窗口的指针。
b4)按序发送分组。
b5)当一个链路发送完毕另一个仍有大量分组待发送时,跳转到第1步;当两个链路基本同时发送完分组时,跳转到第6步。
b6)副本缓冲区内所有分组发送完毕。跳转到第4步。
3)连通区域。查找路由表,执行AODV路由协议。跳转到第5步。
4)接收节点Q是否为目的节点D?如果是,完成传递任务,并回复ACK,跳转到第5步。如果不是,判断Q是否与D是否在一个连通区域?如果不是,跳转到第2步;如果是,跳转到第3步。
5)资源释放。
下面将以紫外光自组织通信集群为例,由于所设计网络层协议具有平台无关性,因此在实际的全向收发紫外光系统中的要进行协议编写和代码移植是理论转化为实际的关键步骤,这样才能在真实的设备上达到尽力传输的能力。
1)建立非视距紫外光高速移动链状拓扑传播模型和三段间歇分割拓扑传播模型的问题。在设计紫外高速移动拓扑控制的协议时,两种典型的传播分析模型将直接影响后续研究结果的正确性,首先解决的问题是紫外链路衰减模型的建立。
首先分析非视距紫外光全向收发节点之间相对移动速度、绝对移动速度、收发端高低程、障碍物、大气等因素对信道质量和通信距离的影响,建立带有移动速度、高低程度及天气因素的单次散射链路模型,并根据真实测试结果的统计参数进行修正。在确保单链路模型正确的基础上,建立典型模型:高速移动链状拓扑传播模型和三段间歇分割拓扑传播模型,分析自组织网络在拓扑情况下的通信半径、带宽、误码率、时延等重要参数,得到研究传输问题的真实分析模型。
2)建立存储-转发策略、资源释放策略、多路径路并行传输策略和稀缺资源优先策略的模型。由于集群移动带来的连接时间短暂,间歇分割网络带来的连接不稳定,要在短暂的时间内要完成从媒体接入控制到数据传递的完整过程难度很大。特别对于某些连接机会弱的节点,更加难以实现这个完整过程。因此如何在短暂的时间内快速完成路由发现、路径选择及分组转发等一系列过程是解决紫外高速移动和容迟网络的关键科学问题。项目中拟采用理论分析、仿真实验和现场试验相结合的方法来解决。
设计在二层链路层间断连通或长延迟状态下用三层网络层协议进行弥补的方法,设计存储-转发策略、贪婪连接策略、资源释放策略、多路径路并行传输策略和资源稀缺优先策略,解决从路由建立、传播到分组传输整个过程的一系列关键问题。并从快速性出发和节点竞争公平性出发,进行各项参数优化。
3)设计软件编写、代码移植和搭建硬件平台的实现方案。
紫外光自组织通信系统包括承载数据、语音信号。紫外光语音通信系统装置的结构框图如图9所示,主要由语音编解码,光源调制驱动,光电转换,光学系统,DSP处理单元等几部分组成。语音信号通过话筒等输入装置输入,经过A/D转换器将模拟信号转换为数字信号,再经由DSP处理器将传入的数据做紫外高速移动通信拓扑控制等一系列处理,最后在源节点处发送出去。在目的节点处,光探测接收器收到源节点发送过来的光信号,再光电转换后,由DSP芯片解码信号,最后D/A转换后,输出音频信号。
相关软件设计流程如图8所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.移动集群自组网的拓扑控制方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤一:判断源节点与目的节点处于连通区域还是非连通区域,若为非连通区域,则跳转到步骤二;若为连通区域,则跳转到步骤三;
步骤二:当源节点与目的节点处于非连通区域时,按如下步骤:
1)执行存储-转发策略;源节点在其所在的区域内扩散其欲转发的数据分组,源节点所在的区域内所有的节点都收到并存储该数据分组至各自的副本发送缓冲区;
执行贪婪连接策略:源节点所在的区域内的所有节点试图对外扩散欲转发的数据分组,当源节点所在的区域内的某个节点与区域外部的某个节点有连接机会,采用单跳方式建立连接;
判断两节点之间的连通链路是一条还是多条,若为一条,按照单路径传输机制路由;若为多条链路,按照多路径并行传输机制路由,两节点交换各自的副本信息,将数据分组传递出去;跳转至步骤四;
步骤三:当源节点与目的节点处于连通区域时,查找路由表,执行AODV路由协议,跳转至步骤五;
步骤四:判断接收节点是否为目的节点,如果是,完成传递任务,跳转至步骤五;如果不是,判断接收节点与目的节点是否在同一个连通区域,如果两者处于非连通区域,跳转至步骤二且以接收节点替代步骤二中的源节点;如果两者处于连通区域,跳转至步骤三且以接收节点替代步骤三中的源节点;
步骤五:资源释放;
节点间进行数据分组的转发和备份时,采用基于确认字符ACK、用于记录数据分组完成一跳转发次数的数值TTL以及转发倒计时COUNT DOWN TIMER的资源释放策略以及时释放发送该数据分组所占用的资源;若目的节点收到数据分组,目的节点立即广播确认字符ACK,接收到确认字符ACK的中间节点将该数据分组的备份从其副本发送缓冲区内删除;所述数值TTL累加到设定数值时,网络中所有的节点不再对此数据分组进行转发;每个节点从接收到该数据分组开始COUNT DOWN TIMER从预设值开始减到0时,中间节点就丢弃该数据分组。
2.根据权利要求1所述的移动集群自组网的拓扑控制方法,其特征在于:步骤二中执行贪婪连接策略之前先判断数据分组是否为稀缺资源,若是,则进行优先处理,若不是,开启TTL与COUNT DOWN TIMER并进行处理。
3.根据权利要求1或2所述的移动集群自组网的拓扑控制方法,其特征在于:数值TTL的设定数值为网络中98%的节点收到同一数据分组备份时一共转发的次数。
4.根据权利要求1或2所述的移动集群自组网的拓扑控制方法,其特征在于:COUNTDOWN TIMER的预设值根据网络分割的时间规律确定。
5.根据权利要求1或2所述的移动集群自组网的拓扑控制方法,其特征在于:源节点的某数据分组的COUNT DOWN TIMER减到0还未收到确认字符ACK时,再次向网络发送此数据分组。
6.根据权利要求1所述的移动集群自组网的拓扑控制方法,其特征在于:步骤二中多路径并行传输的方式路由的具体步骤为:
a)搜索网络间的连通链路并去除冗余链路,然后计算每条链路的Metric值,选取最优的两条作为传输数据的链路,其余链路为备份路径;
b)分配副本发送缓冲区,并确定发送窗口的指针;
c)按序发送数据分组;
d)当一条链路发送完毕时判断另一条链路是否仍有数据分组待发送,若是,跳转到a);若否,跳转到e);
e)副本发送缓冲区内的所有数据分组发送完毕,跳转至步骤四。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109218292A (zh) * | 2018-08-15 | 2019-01-15 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种电力网络边界安全协同防御方法及系统 |
CN109874162B (zh) * | 2019-03-21 | 2023-03-31 | 东南大学 | 高空高速移动节点自组网的混合式路由协议设计优化方法 |
CN111586790B (zh) * | 2020-03-31 | 2023-07-04 | 西安工业大学 | 一种无线融断网络尽力通信方法 |
CN113067763B (zh) * | 2020-11-24 | 2022-07-01 | 国网浙江余姚市供电有限公司 | 高可靠性的山区配网通信系统及其通信方法 |
CN112689268B (zh) * | 2020-12-21 | 2022-09-06 | 一飞(海南)科技有限公司 | 编队无人机组网提高多路由数据传输效率的方法及系统 |
CN113328884B (zh) * | 2021-05-27 | 2022-06-10 | 西安电子科技大学 | 基于动态补偿的跨层拓扑控制方法及其通信系统 |
CN116419363B (zh) * | 2023-05-31 | 2023-08-29 | 深圳开鸿数字产业发展有限公司 | 数据传输方法、通信设备和计算机可读存储介质 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1708962A (zh) * | 2002-10-28 | 2005-12-14 | 思科技术公司 | 用于移动路由器之间拓扑更新的部署 |
CN101795292A (zh) * | 2010-01-25 | 2010-08-04 | 北京航空航天大学 | 一种基于城市公交车辆的机会网络架构 |
CN102083166A (zh) * | 2011-02-24 | 2011-06-01 | 湖南大学 | 一种无线自组织网络分布式路由空洞处理方法 |
CN104185239A (zh) * | 2014-08-30 | 2014-12-03 | 西安电子科技大学 | 车辆自组织网络中基于路段长度的交叉口路由方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8493923B2 (en) * | 2010-07-30 | 2013-07-23 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Path switching using co-located radios in a multi-hop wireless network |
-
2017
- 2017-07-03 CN CN201710533710.4A patent/CN107318146B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1708962A (zh) * | 2002-10-28 | 2005-12-14 | 思科技术公司 | 用于移动路由器之间拓扑更新的部署 |
CN101795292A (zh) * | 2010-01-25 | 2010-08-04 | 北京航空航天大学 | 一种基于城市公交车辆的机会网络架构 |
CN102083166A (zh) * | 2011-02-24 | 2011-06-01 | 湖南大学 | 一种无线自组织网络分布式路由空洞处理方法 |
CN104185239A (zh) * | 2014-08-30 | 2014-12-03 | 西安电子科技大学 | 车辆自组织网络中基于路段长度的交叉口路由方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
机会网络;熊永平,孙利民,牛建伟,刘燕;《软件学报》;20090115;全文 * |
集中式认知网络分簇算法研究;李晓艳;《计算机工程与应用》;20170515;全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107318146A (zh) | 2017-11-03 |
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