CN108259351A - 适用于宽窄带信道混合网络的数据传输方法 - Google Patents

适用于宽窄带信道混合网络的数据传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种适用于宽窄带信道混合网络的数据传输方法，在通信节点的主控板中绑定多个VLAN虚接口用来配置与N个窄带信道功能单元板通信对应的私有IP地址；将通过静态路由配置或者动态路由协议获取的出信道为窄带信道接口c的路由表项加入系统内路由表；根据系统内路由表，处理用户或者宽带信道接收到的数据。本发明解决了IP封装数据传输开销大，无法在窄带信道上直接传输的问题，满足了应用系统的实时性要求和IP寻址要求；屏蔽了数据在网络传输中底层链路的区别，以统一的方式实现了网络资源的优化配置，提高了系统对多架构网络的适应能力。

Description

适用于宽窄带信道混合网络的数据传输方法
技术领域
本发明属于嵌入式通信领域，具体地讲涉及一种适用于宽窄带信道混合网络的数据传输方法。
背景技术
随着通信网络数据业务需求量的增长和抗毁性要求的提升，单一信道已无法满足所有的需求,宽带和窄带信道并存是一种很好的解决途径，宽带信道带宽可达到1Gbps,而窄带信道带宽仅仅在几十Kbps，有的甚至只有几Kbps，为了实现数据的有效传输，在窄带信道上传输数据需采用比IP协议占用带宽更少的私有协议。因此，如何解决数据在宽窄带信道之间的无缝传输成为了关键。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于宽窄带信道混合网络的数据传输方法。
根据本发明提供的一种适用于宽窄带信道混合网络的数据传输方法，包括：
步骤1：在通信节点的主控板中绑定多个VLAN虚接口用来配置与N个窄带信道功能单元板通信对应的私有IP地址；
步骤2：将通过静态路由配置或者动态路由协议获取的出信道为窄带信道接口c的路由表项加入系统内路由表；
步骤3：根据系统内路由表，处理用户或者宽带信道接收到的数据。
优选地，IP地址配置规则如下：使用保留的内部网段地址WIRELESS_IP_NET,虚接口的主机地址均为1，窄带功能单元板的主机地址为WIRELESS_IP_NET+(1+i),i＝1～M,M≤253。
优选地，在所述步骤2中，每个功能单元均支持K路窄带信道，对于任一路窄带信道接口c，获取c所在功能单元编号的计算公式
系统内路由表为：
其中：
Rsys(j)表示第j个通信节点的系统内路由表；
Dstj表示第j个通信节点的下一跳地址；
Maskj表示第j个通信节点的子网掩码；
vidboard(i)为第i个窄带功能单元板对应的VLAN ID。
优选地，在所述步骤3中，主控单元板通过用户接口或者宽带接口经以太网驱动接收到的数据到达网络层，根据数据的目的地址进行数据处理或转发；
所述步骤3包括如下步骤：
步骤3.1：在协议栈中的网络层处理时检查主控单元板通过用户或者宽带网口接收到的数据目的地；
步骤3.2：若目的地是本地的数据，则本地接收处理或者转发到目的主机；
步骤3.3：若目的地不是本地的数据，则查找系统内路由表，获取下一跳信息；
步骤3.4：如果下一跳是宽带接口，则经系统协议栈转发到对应的宽带接口；
如果下一跳是与功能单元板通信的VLAN虚接口，将含有IP头部的数据传递到应用程序中，在协议栈内释放报文；
步骤3.5：数据到达应用程序后，根据目的地址在用户路由表中进行二次路由搜索，获取下一跳节点的主地址和到达该地址的窄带信道接口，然后进行网络层协议转换，将TCP/IP协议转换为主控单元与窄带功能单元交互的私有协议重新封装数据，发送至窄带功能单元板；窄带功能单元板根据自身的私有协议进行数据封装，发送到窄带信道中。
优选地，包括：
步骤4：主控单元板通过网口收到窄带功能单元板接收到的窄带信道接口上的数据到达用户态，在用户应用程序中根据数据目的地址判断数据的处理和转发。
优选地，所述步骤4包括如下步骤：
步骤4.1：窄带数据到达用户应用程序中后，判断主控板与窄带功能单元板交互的私有协议中的数据目的地址；
步骤4.2：目的地是本地的数据，本地接收处理或者转发到目的主机；
步骤4.3：目的地不是本地的数据，查找用户路由表，获取下一跳信息；
步骤4.4：如果下一跳是宽带接口，进行协议转换，将私有协议转换为TCP/IP协议，并将该协议转换后的数据发送到协议栈，在协议栈中根据目的地址二次搜索系统路由表，转发到对应的宽带接口；
如果下一跳是与功能单元板通信的VLAN虚接口，继续按照私有协议将该数据发送到对应的窄带功能板，窄带功能单元板根据自身的私有协议进行数据封装，发送到窄带信道中。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1)本发明提供了一种宽窄带信道混合网络的数据传输方法，解决了IP封装数据传输开销大，无法在窄带信道上直接传输的问题，满足了应用系统的实时性要求和IP寻址要求；
2)本发明提供的宽窄带信道混合网络的数据传输方法，屏屏蔽了数据在网络传输中底层链路的区别，以统一的方式实现了网络资源的优化配置，提高了系统对多架构网络的适应能力。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为混合网中通信节点的协议层划分。
图2为实施举例的连接示意图。
图3为实施举例的方法步骤图。
图4为通信节点1数据发送处理示意图。
图5为通信节点2数据收发处理示意图。
图6为通信节点3数据接收处理示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明的主要目的在于解决IP封装数据传输开销大，无法在窄带信道上直接传输的问题，提供了一种IP协议与私有协议的转换方法；解决了数据在宽窄带结合的网络中无缝传输。
本发明提供的一种适用于宽窄带信道混合网络的数据传输方法，包括如下步骤：
步骤1：在通信节点的主控板中绑定多个VLAN虚接口用来配置与N个窄带信道功能单元板通信对应的私有IP地址；
IP地址配置规则如下：使用保留的内部网段地址WIRELESS_IP_NET,虚接口的主机地址均为1，窄带功能单元板的主机地址为WIRELESS_IP_NET+(1+i),i＝1～M,M≤253。
步骤2：将通过静态路由配置或者动态路由协议获取的出信道为窄带信道接口c的路由表项R(j)＝{Dstj,Maskj,Gatewayj,Interfacej}以R'(j)＝{Dstj,Maskj,ip(c)}的方式加入系统内路由表；
该表项在系统内取值的计算方式如下：
若每个功能单元均可支持K路窄带信道，对于任一路窄带信道接口c，获取它所在功能单元编号的计算公式那么系统内路由表项
其中：vidboard(i)为第i个窄带功能单元板对应的VLAN ID。
ip(c)表示窄带信道接口c对应的虚接口IP地址；
vid(c)表示窄带信道接口c对应的VLAN ID；
0x为十六进制表示的数；
符号竖杠|表示进行或操作；
步骤3：处理用户或者宽带信道接收到的数据。主控单元板通过用户接口或者宽带接口经以太网驱动接收到的数据到达网络层，根据数据的目的地址进行数据处理或转发。
步骤4：主控单元板通过网口收到窄带功能单元板接收到的窄带信道接口上的数据到达用户态，在用户应用程序中根据数据目的地址判断数据的处理和转发。
其中，所述步骤3包括如下步骤：
步骤3.1：在协议栈中的网络层处理时检查主控单元板通过用户或者宽带网口接收到的数据目的地；
步骤3.2：若目的地是本地的数据，则本地接收处理或者转发到目的主机；
步骤3.3：若目的地不是本地的数据，则查找系统内路由表，获取下一跳信息；
步骤3.4：如果下一跳是宽带接口，则经系统协议栈转发到对应的宽带接口；
如果下一跳是与功能单元板通信的VLAN虚接口，将含有IP头部的数据传递到应用程序中，在协议栈内释放报文；
步骤3.5：数据到达应用程序后，根据目的地址在用户路由表中进行二次路由搜索，获取下一跳节点的主地址和到达该地址的窄带信道接口，然后进行网络层协议转换，将TCP/IP协议转换为主控单元与窄带功能单元交互的私有协议重新封装数据，发送至窄带功能单元板；窄带功能单元板根据自身的私有协议进行数据封装，发送到窄带信道中。
所述步骤4包括如下步骤：
步骤4.1：窄带数据到达用户应用程序中后，判断主控板与窄带功能单元板交互的私有协议中的数据目的地址；
步骤4.2：目的地是本地的数据，本地接收处理或者转发到目的主机；
步骤4.3：目的地不是本地的数据，查找用户路由表，获取下一跳信息；
步骤4.4：如果下一跳是宽带接口，进行协议转换，将私有协议转换为TCP/IP协议，并将该协议转换后的数据发送到协议栈，在协议栈中根据目的地址二次搜索系统路由表，转发到对应的宽带接口；
如果下一跳是与功能单元板通信的VLAN虚接口，继续按照私有协议将该数据发送到对应的窄带功能板，窄带功能单元板根据自身的私有协议进行数据封装，发送到窄带信道中。
综上可述，本发明提供了一套适用于宽窄带信道混合网络的IP数据传输方法。其中，运行于主控板上的操作系统的协议栈应可进行代码修改，主控板与窄带功能板之间的私有协议如附图1所示，具体协议内容可以自行制定，具有普遍性。
实施举例：
应当理解，此处所描述的具体实施举例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本例子的实施方式中采用自主研发的通信控制设备，软件使用的操作系统为VxWorks6.8。实际的连接示意图如图2所示，通信节点1与通信节点2之间通过窄带信道进行通信，通信节点2与通信节点3之间通过宽带信道进行通信(宽带信道是从主控单元板引出的以太网口)，每个通信节点有一块窄带功能单元板，每块窄带功能板支持3路窄带信道，各个通信节点的路由表通过动态路由形成。各个用户和主控单元板的IP配置如下：用户1：192.1.1.2/255.255.255.0，通信节点1的主控板：192.1.1.1/255.255.255.0，用户2：192.1.2.2/255.255.255.0，通信节点2的主控板：192.1.2.1/255.255.255.0，通信节点2宽带接口地址：192.178.0.2，用户3：192.1.3.2/255.255.255.0，通信节点3的主控板：192.1.3.1/255.255.255.0，通信节点2宽带接口地址：192.178.0.3。本举例说明了用户1发送IP数据到用户3时IP数据在各个通信节点之间的处理过程。图3示出了本发明的一个实施方法，所述方法具体包括以下步骤：
步骤1：
在通信节点的主控板中绑定多个VLAN虚接口用来配置与N个窄带信道功能单元板通信对应的私有IP地址；
IP地址配置规则如下：使用保留的内部网段地址192.168.1.0,虚接口的主机地址均为1，窄带功能单元板的主机地址为192.168.1.1，对应的VLAN ID配置为30。
步骤2：
通信节点1通过动态路由形成的用户路由表
目的地 子网掩码 下一跳 出接口
192.1.2.0 255.255.255.0 192.1.2.1 窄带信道1
192.1.3.0 255.255.255.0 192.1.2.1 窄带信道1
通信节点2通过动态路由形成的用户路由表
目的地 子网掩码 下一跳 出接口
192.1.1.0 255.255.255.0 192.1.1.1 窄带信道1
192.1.3.0 255.255.255.0 192.178.0.3 宽带口
通信节点3通过动态路由形成的用户路由表
目的地 子网掩码 下一跳 出接口
192.1.2.0 255.255.255.0 192.178.0.2 宽带口
192.1.1.0 255.255.255.0 192.178.0.2 宽带口
通过上面3张表可以看出，通信节点1和通信节点2有通过窄带信道形成的路由，通信节点1到通信节点2的系统内路由表项为
通过计算得出通信节点1的系统内路由表：
目的地 子网掩码 下一跳 出接口
192.1.2.0 255.255.255.0 192.168.1.2 Vlan30
192.1.3.0 255.255.255.0 192.168.1.2 Vlan30
通信节点2的系统内路由表：
目的地 子网掩码 下一跳 出接口
192.1.1.0 255.255.255.0 192.168.1.2 Vlan30
192.1.3.0 255.255.255.0 192.178.0.3 宽带接口
通信节点3的系统内路由表(与系统路由表一致)：
目的地 子网掩码 下一跳 出接口
192.1.1.0 255.255.255.0 192.178.0.2 宽带接口
192.1.2.0 255.255.255.0 192.178.0.2 宽带接口
步骤3：用户1发送IP数据到通信节点1的主控单元板，主控板软件操作系统协议栈判断数据目的地址192.1.3.2为非本地地址，查看系统路由表，得到出接口为窄带单元板VLan30，因此复制数据到用户应用程序中，同时在协议栈释放该数据。在用户应用程序中根据目的地192.1.3.2查找用户路由表，得到出接口为窄带信道1，因此将该数据网络层和链路层转换为私有协议的网络层和链路层，协议转换后的数据通过窄带功能单元板发送给通信节点2。具体数据发送处理如图4所示。
步骤4：通信节点2通过窄带信道功能板接收数据到主控单元板应用程序中，主控单元板根据目的地192.1.3.2查找用户路由表，得到出接口为宽带接口，因此去掉私有协议网络层和链路层，转换为IP协议的网络层和链路层，协议转换后发给主控单元操作系统协议栈，协议栈收到后根据目的地查找系统路由表，查到数据出接口为宽带口192.178.0.2，将该数据发送到宽带网口上。具体数据收发处理如图5所示。
步骤5：主控板软件操作系统协议栈判断数据目的地址192.1.3.2为本地网段地址(目的地网段为192.1.3.0)，因此数据不需要发送给用户应用程序处理，协议栈内部将该数据通过网口发送给用户3。具体数据发送处理如图6所示。
可见，本实例提供了宽窄带信道混合网络的数据传输方法，该方法屏屏蔽了数据在网络传输中底层信道的差异性，以统一的方式实现了网络资源的优化配置，提高了系统对多架构网络的适应能力。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种适用于宽窄带信道混合网络的数据传输方法，其特征在于，包括：
步骤1：在通信节点的主控板中绑定多个VLAN虚接口用来配置与N个窄带信道功能单元板通信对应的私有IP地址；
步骤2：将通过静态路由配置或者动态路由协议获取的出信道为窄带信道接口c的路由表项加入系统内路由表；
步骤3：根据系统内路由表，处理用户或者宽带信道接收到的数据。
2.根据权利要求1所述的适用于宽窄带信道混合网络的数据传输方法，其特征在于，IP地址配置规则如下：使用保留的内部网段地址WIRELESS_IP_NET,虚接口的主机地址均为1，窄带功能单元板的主机地址为WIRELESS_IP_NET+(1+i),i＝1～M,M≤253。
3.根据权利要求2所述的适用于宽窄带信道混合网络的数据传输方法，其特征在于，在所述步骤2中，每个功能单元均支持K路窄带信道，对于任一路窄带信道接口c，获取c所在功能单元编号的计算公式
系统内路由表为：
其中：
Rsys(j)表示第j个通信节点的系统内路由表；
Dstj表示第j个通信节点的下一跳地址；
Maskj表示第j个通信节点的子网掩码；
vidboard(i)为第i个窄带功能单元板对应的VLAN ID。
4.根据权利要求1所述的适用于宽窄带信道混合网络的数据传输方法，其特征在于，在所述步骤3中，主控单元板通过用户接口或者宽带接口经以太网驱动接收到的数据到达网络层，根据数据的目的地址进行数据处理或转发；
所述步骤3包括如下步骤：
步骤3.1：在协议栈中的网络层处理时检查主控单元板通过用户或者宽带网口接收到的数据目的地；
步骤3.2：若目的地是本地的数据，则本地接收处理或者转发到目的主机；
步骤3.3：若目的地不是本地的数据，则查找系统内路由表，获取下一跳信息；
步骤3.4：如果下一跳是宽带接口，则经系统协议栈转发到对应的宽带接口；
如果下一跳是与功能单元板通信的VLAN虚接口，将含有IP头部的数据传递到应用程序中，在协议栈内释放报文；
步骤3.5：数据到达应用程序后，根据目的地址在用户路由表中进行二次路由搜索，获取下一跳节点的主地址和到达该地址的窄带信道接口，然后进行网络层协议转换，将TCP/IP协议转换为主控单元与窄带功能单元交互的私有协议重新封装数据，发送至窄带功能单元板；窄带功能单元板根据自身的私有协议进行数据封装，发送到窄带信道中。
5.根据权利要求1所述的适用于宽窄带信道混合网络的数据传输方法，其特征在于，包括：
步骤4：主控单元板通过网口收到窄带功能单元板接收到的窄带信道接口上的数据到达用户态，在用户应用程序中根据数据目的地址判断数据的处理和转发。
6.根据权利要求5所述的适用于宽窄带信道混合网络的数据传输方法，其特征在于，所述步骤4包括如下步骤：
步骤4.1：窄带数据到达用户应用程序中后，判断主控板与窄带功能单元板交互的私有协议中的数据目的地址；
步骤4.2：目的地是本地的数据，本地接收处理或者转发到目的主机；
步骤4.3：目的地不是本地的数据，查找用户路由表，获取下一跳信息；
步骤4.4：如果下一跳是宽带接口，进行协议转换，将私有协议转换为TCP/IP协议，并将该协议转换后的数据发送到协议栈，在协议栈中根据目的地址二次搜索系统路由表，转发到对应的宽带接口；
如果下一跳是与功能单元板通信的VLAN虚接口，继续按照私有协议将该数据发送到对应的窄带功能板，窄带功能单元板根据自身的私有协议进行数据封装，发送到窄带信道中。
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