CN110087195B - 无线自组网中数据的传播方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线自组网中数据的传播方法、装置及存储介质，所述方法包括步骤：获取待传输数据包的业务信息；当所述待传输数据包的业务为周期性且传输时延要求超过设定阈值时，以低网络资源传输模式将所述待传输数据包传播出去；当所述待传输数据包的业务为非周期性或传输时延要求不超过设定阈值时，以低时延传输模式将所述待传输数据包传播出去。所述装置包括：获取单元，低网络资源传输单元以及低时延传输单元。所述存储介质用于实现所述方法。本发明能够有效解决现有技术中无线自组网中数据传输的弊端：单一的泛洪传播方式导致的网络资源负载过重；而靠复杂的路由协议改善泛洪数据开销所带来的信令的大量开销，容易丢包。

Description

无线自组网中数据的传播方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及无线自组网通信技术领域，尤其涉及一种无线自组网中数据的传播方法、装置及存储介质。

背景技术

无线自组网不依赖于预设的基础设施，具有可临时组网、快速展开、无控制中心、抗毁性强、传输鲁棒性好等特点。但是无线自组网网络拓扑变化快，频繁的组成员发现与维护、路由更新；加之无线传输带宽受限，又受到无线干扰信号的影响，传输具有一定的丢包率。因此，基于有线网络的广播、组播路由都不太适用于无线自组网。在无线自组网通信过程中，复杂的信令交互会消耗大量的网络资源，使得真正用于数据传输的比例降低。

即便如此，现实中，无线自组网中广播、组播的应用是很广泛的。无线自组网很大一部分应用于应急救援、地质灾害、反恐。这些场景下，公网信号往往比较弱或没有，需要快速部署无线自组网，以满足调度指挥、通讯需求。指挥命令需要即时的传递到每一个自组网节点；另外，每个节点的状态信息，周边环境的影像信息都需要及时回传，或者以小组的形式广播。现有的解决方案要么以泛洪的方式，要么以复杂的路由协议解决此类广播、组播问题。泛洪会导致网络负载过重，严重时导致网络瘫痪，真正重要的信息无法传输。复杂的广播、组播路由协议虽然能减少泛洪数据开销，但会带来大量的信令开销。而且复杂的路由协议在拓扑快速变化，容易丢包的无线自组网中本身运行就存在困难。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种无线自组网中数据的传播方法、装置及存储介质，旨在避免网络负载过重，减少数据传输开销，防止丢包。

为实现上述目的，本发明提供一种无线自组网中数据的传播方法，包括步骤：

获取待传输数据包的业务信息；

当所述待传输数据包的业务为周期性且传输时延要求超过设定阈值时，以低网络资源传输模式将所述待传输数据包传播出去；

当所述待传输数据包的业务为非周期性或传输时延要求不超过设定阈值时，以低时延传输模式将所述待传输数据包传播出去。

可选地，所述低网络资源传输模式包括：

将所述待传输数据包传播至一跳范围内的、所述无线自组网中的其他节点，以供接收到所述待传输数据包的节点对数据进行合并、去重复，并在下一个发射周期将所述待传输数据包转发出去。

可选地，所述低时延传输模式为泛洪模式或分发树模式。

可选地，以泛洪模式将所述待传输数据包传播出去的步骤包括：

根据待传输数据包的业务信息，获取传播类型：

当所述待传输数据包的业务传播类型为广播时，以泛洪模式或分发树模式将所述待传输数据包广播出去；

当所述待传输数据包的业务传播类型为组播时，以泛洪模式或分发树模式将所述待传输数据包组播出去。

可选地，所述分发树模式包括：

利用以源节点出发的分发树或各节点共享的共享树，将所述待传输数据包传递给所述分发树或所述共享树上的节点，以供所述分发树或者所述共享树上的转发节点转发。

可选地，以低网络资源传输模式将所述待传输数据包传播出去的步骤包括：

根据待传输数据包的业务信息，获取传播类型：

当所述待传输数据包的业务传播类型为广播时，以低网络资源传输模式将所述待传输数据包广播出去；

当所述待传输数据包的业务传播类型为组播时，以低网络资源传输模式将所述待传输数据包组播出去。

为实现上述目的，本发明还提供一种无线自组网中数据的传播装置，包括：

获取单元，获取待传输数据包的业务信息；

低网络资源传输单元，当所述待传输数据包的业务为周期性且传输时延要求超过设定阈值时，以低网络资源传输模式将所述待传输数据包传播出去；

低时延传输单元，当所述待传输数据包的业务为非周期性或传输时延要求不超过设定阈值时，以低时延传输模式将所述待传输数据包传播出去。

为实现上述目的，本发明还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，该程序被处理器执行时实现所述的无线自组网中数据的传播方法。

本发明提出的技术方案中根据待传输数据包的业务信息选择传播模式：当业务具有周期性且对传输时延要求不高时，选择低网络资源传输模式；当业务要求低传输时延时，选择低时延传输模式。采用本发明所述的技术方案，既能满足广播、组播低时延需求，又能有效降低网络资源消耗的优点；同时，还适用于无线自组网中的广播、组播业务，尤其当业务发射频繁，业务码流需求大时，数据传输效果更为明显；并且，还能有效的解决了现有技术中无线自组网中数据传播所造成的资源大量的消耗或容易丢包的问题。

此外，本发明所述技术方案对广播与组播都适用，低时延模式下，对于广播来说，数据以泛洪模式传递到所有节点；对于组播来说，数据以泛洪模式传递到所有组内节点。低网络资源模式下，对于广播来说，每个节点对接收到的数据合并、去重复后再转发；对于组播来说，每个组内节点对接收到的数据合并、去重复后再转发。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明无线自组网中数据的传播方法实施例的流程示意图；

图2为本发明所述广播、组播节点发射流程示意图；

图3为本发明所述广播、组播节点接收流程示意图；

图4为本发明所述低时延传输模式示例图；

图5为本发明所述分发树模式示例图；

图6为本发明所述低网络资源传输模式示例图；

图7为本发明所述组播的数据传播模式；

图8为本发明所述无线自组网中数据的传播装置实施例的功能模块示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				11	获取单元	12	低网络资源传输单元
13	低时延传输单元

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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。

需要说明，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提供一种无线自组网中数据的传播方法。

如图1所示，一种无线自组网中数据的传播方法，包括步骤：

S1，获取待传输数据包的业务信息，根据待传输数据包的业务信息，选择所述待传输数据包的传播模式：

待传输数据包的业务信息中包括传播类型、QoS(Quality of Service，服务质量)要求、是否具备周期性、周期、时延要求等信息。发射节点获取待传输数据包的业务信息后，解析待传输数据包中的业务信息，根据业务信息，选择所述待传输数据包的传播模式。

S2，当所述待传输数据包的业务为周期性且对传输时延要求超过设定阈值时，以低网络资源传输模式将所述待传输数据包传播出去；

发射节点解析出待传输数据包中的业务信息后，判断所述待传输数据包是否具备周期性、QoS(Quality of Service，服务质量)要求、时延要求的高低；

所述时延要求的高低判断标准为，时延要求是否超过设定阈值，当时延要求超过设定阈值时，则表明所述待传输数据包的时延要求为低；当所述待传输数据包具备周期性时，且时延要求低时，则以低网络资源传输模式将所述待传输数据包传播出去。

S3，当所述待传输数据包的业务为非周期性或传输时延要求不超过设定阈值时，以低时延传输模式将所述待传输数据包传播出去。

发射节点解析出待传输数据包中的业务信息后，判断所述待传输数据包是否具备周期性、QoS(Quality of Service，服务质量)要求、时延要求的高低；

所述时延要求的高低判断标准为，时延要求是否超过设定阈值，当时延要求没超过设定阈值时，则表明所述待传输数据包的时延要求为高；当所述待传输数据包不具备周期性时，或时延要求高时，则以低时延传输模式将所述待传输数据包传播出去。

根据待传输数据包的业务信息选择传播模式：当业务具有周期性且对传输时延要求不高时，选择低网络资源传输模式；当业务要求低传输时延时，选择低时延传输模式。有效的解决了现有技术中无线自组网中数据传播所造成的资源大量的消耗或容易丢包的问题。

如图2-3是广播、组播的整体流程，包括发射流程及接收流程。发射节点首先根据所需要发射业务的QoS要求选择对应的广播、组播模式；当业务具有周期性且对传输时延要求不高时，选择低网络资源传输模式；当业务要求低传输时延时，选择低时延传输模式。在低时延模式下，数据会立即发射；在低网络资源模式下，数据会先缓存，等待下一个发射周期再发射，一般发射周期是远大于物理帧的帧长的。对于接收来说，首先判断数据的广播、组播模式。如果是低时延模式，不解调数据包，只判断数据包的源发射节点和包序号，如果该包数据已经转发过了，丢弃该包；如果没有转发过，则在下一个物理帧立即转发。如果是低网络资源模式，数据会提交到高层，高层解调数据包，对数据合并、去重复后缓存，并等待下一个发射周期再转发。

在某一实施方式中，所述低网络资源传输模式包括步骤：

发射节点将所述待传输数据包传播至一跳范围内的、所述无线自组网中的其他节点，所述其他节点为发射节点所属的无线自组网中的、除发射节点之外的节点，以供接收到所述待传输数据包的节点对数据(此处所述数据为数据包中的数据)进行合并、去重复，并在下一个发射周期将所述待传输数据包转发出去。接收到所述待传输数据包的节点进行数据合并、去重复后，在下一个发射周期将所述待传输数据包转发出去。

在低网络资源传输模式时，数据的发射具有周期，一般这个周期会远大于物理层帧长。数据只在发射节点一跳范围内广播，接收到数据的节点进行数据合并、去重复后，在下一个发射周期进行转发。数据不会在下一个物理帧立即转发，传输时延上会大一些，但是数据经过了合并、去重复，所以能减少额外的网络资源开销。

在某一实施方式中，所述低时延传输模式为泛洪模式或分发树模式。

在低时延传输模式时数据以泛洪的形式或分发树模式及时的传播到整个网络。虽然这种方式网络开销大，但能保证数据以最小的时延传递到网络中的每一个节点。

可选地，在所述以泛洪模式或分发树模式将所述待传输数据包传播出去的步骤包括：

根据待传输数据包的业务信息，获取传播类型：

当所述待传输数据包的业务传播类型为广播时，以泛洪模式或分发树模式将所述待传输数据包广播出去；

当所述待传输数据包的业务传播类型为组播时，以泛洪模式或分发树模式将所述待传输数据包组播出去。

节点根据所需要发射业务的QoS要求选择对应的广播、组播模式，当业务要求低传输时延时，选择低时延传输模式(泛洪模式)。在传播过程中根据业务信息进行传播类型是广播还是组播的选择，以满足用户的应用需求。

在某一实施方式中，所述以泛洪模式或分发树模式将所述待传输数据包广播出去包括步骤：

发射节点将所述待传输数据包以泛洪模式或分发树模式传递到所述无线自组网中的其他节点；所述其他节点为发射节点所属的无线自组网中的、除发射节点之外的节点。

所述以泛洪模式或分发树模式将所述待传输数据包组播出去包括步骤：

发射节点将所述待传输数据包以泛洪模式或分发树模式传递到发射节点所属的组播范围内的其他节点。所述其他节点为发射节点所属的组播范围内的、除发射节点之外的节点。

低时延模式下，对于广播来说，数据以泛洪模式或分发树模式传递到所有节点；对于组播来说，数据以泛洪模式或分发树模式传递到所有组内节点。这种处理方式，能够保证数据以最小的时延传递到网络中的每一个节点。

如图4是低时延传输模式示例。令一个物理帧的帧长10ms，节点1在帧0发射了一包数据，该数据的源发射节点是1，包序号是0。节点2收到该包数据后，首先判断本节点有没有转发过该包数据，如果有就丢弃，否则在下一个物理帧，也就是帧1立即转发该数据，不解析包数据，也不更改数据的源、目的地址。

在某一实施方式中，所述分发树模式包括步骤：

利用以源节点出发的分发树或各节点共享的共享树，将所述待传输数据包传递给所述分发树或所述共享树上的节点，以供所述分发树或者所述共享树上的转发节点转发。

分发树模式是对网络泛洪的优化，通过构建从源节点出发的分发树或者各节点共享的共享树，让数据只在树上的节点之间进行转发或传播，以减少同一包数据转发的次数，降低网络开销。

如图5是一种分发树模式，是在泛洪模式的基础上优化而来的，应用于低时延传输模式。图中虚线代表无线连接情况，即节点1、2、3相互可见，节点2、3、4相互可见。图中有箭头实线代表从节点1出发的分发树，可以通过MAODV等协议来维护。节点1有数据发射时，只有节点2转发该数据，节点3只接收不转发。通过减少转发的节点来降低网络资源消耗。

低时延传输模式时，节点接收到一包数据，首先会判断数据包的源发射节点与包序号，对于同一个源节点的同一个序号的数据包，如果已经发射过的，就丢弃；如果没有转发过，且本节点是一个转发节点，则在本节点的下一个发射时隙立即转发。节点对转发的数据包只判断源节点与包序号，不解析包内容。这种底层快速转发的模式，能将数据以最小时延传递到全网络，但是快速转发会消耗较多的网络资源。

在某一实施方式中，在以低网络资源传输模式将所述待传输数据包传播出去的步骤包括：

根据待传输数据包的业务信息，获取传播类型：

当所述待传输数据包的业务传播类型为广播时，以低网络资源传输模式将所述待传输数据包广播出去；

当所述待传输数据包的业务传播类型为组播时，以低网络资源传输模式将所述待传输数据包组播出去。发射节点根据所需要发射业务的QoS要求选择对应的广播、组播模式：当业务要求低传输时延时，选择低时延传输模式。在传播过程中根据业务信息进行传播类型是广播还是组播的选择，以满足用户的应用需求。

在某一实施方式中，所述以低网络资源传输模式将所述待传输数据包广播出去的步骤包括：

发射节点将所述待传输数据包传播至一跳范围内的、所述发射节点所属的无线自组网中的其他节点，以供接收到所述待传输数据包的所有节点对数据(此处所述数据为数据包中的数据)进行合并、去重复，并在下一个发射周期将所述待传输数据包转发出去；

所述以低网络资源传输模式将所述待传输数据包组播出去的步骤包括：

发射节点将所述待传输数据包传播至组内的一跳范围内的、所述发射节点所属的组播范围内的每个节点，以供接收到所述待传输数据包的组(所述组为发射节点所属的组播范围内全部节点的总称)内的每个节点对数据(此处所述数据为数据包中的数据)进行合并、去重复，并在下一个发射周期将所述待传输数据包转发出去。

低网络资源模式下，对于广播来说，每个节点对接收到的数据合并、去重复后再转发；对于组播来说，每个组内节点对接收到的数据合并、去重复后再转发。

如图6是低网络资源传输模式示例。每个节点都以一定的广播周期发射广播，一般广播周期设置为1s。周期广播一般包括先验式路由表，节点发射时隙等信息。在广播周期0，节点1发射了自己的周期广播，数据包中包括了节点1的路由表信息。实际上，广播周期0节点2、3也发射了周期广播，这里以节点1为例。节点2接收到节点1发出的数据包后，解析该包数据，并与自己的路由表合并后获得节点2更新后的路由表。节点1发射的该数据包不会被立即转发，而是等到广播周期1，节点2再发射更新后的路由表，其中就包含了节点1在广播周期0发射的数据包信息。

如图7是组播的传播模式。深色节点是组内节点。低时延模式下，节点1发射的数据包会立即被节点4、5转发。节点2、3不是组内节点，也不在节点1出发的分发树上，所以节点2、3不转发。在低网络资源模式下，节点5收到数据包后，先解析数据包，合并、去重复后缓存，并在下一个发射周期再转发。

如图8所示，本发明还提供一种无线自组网中数据的传播装置，包括：

获取单元11，获取待传输数据包的业务信息；

低网络资源传输单元12，当所述待传输数据包的业务为周期性且传输时延要求超过设定阈值时，以低网络资源传输模式将所述待传输数据包传播出去；

低时延传输单元13，当所述待传输数据包的业务为非周期性或传输时延要求不超过设定阈值时，以低时延传输模式将所述待传输数据包传播出去。

根据待传输数据包的业务信息选择传播模式：当业务具有周期性且对传输时延要求不高时，选择低网络资源传输模式；当业务要求低传输时延时，选择低时延传输模式。有效的解决了现有技术中无线自组网中数据传播所造成的资源大量的消耗或容易丢包的问题。

本发明还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，该程序被处理器执行时实现所述的无线自组网中数据的传播方法。

本发明所述技术方案能够实现：无论广播还是组播都有两种传输模式：低时延传输模式与低网络资源传输模式；节点根据所需要发射业务的QoS要求选择对应的广播、组播模式；当业务具有周期性且对传输时延要求不高时，选择低网络资源传输模式；当业务要求低传输时延时，选择低时延传输模式；在低时延传输模式时数据以泛洪的形式及时的传播到整个网络；在低网络资源传输模式时数据只在发射节点一跳范围内广播，接收到数据的节点进行数据合并、去重复后，在下一个发射周期进行转发。本发明在移动节点构成的无线自组网中尤其有用，既能保证广播、组播包的低时延传输，又能减少广播、组播泛洪对网络资源的过度占用。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种无线自组网中数据的传播方法，其特征在于，包括步骤：

获取待传输数据包的业务信息；

当所述待传输数据包的业务为周期性且传输时延要求超过设定阈值时，以低网络资源传输模式将所述待传输数据包传播出去；

当所述待传输数据包的业务为非周期性或传输时延要求不超过设定阈值时，以低时延传输模式将所述待传输数据包传播出去；

其中，所述以低网络资源传输模式将所述待传输数据包传播出去的步骤包括：

根据待传输数据包的业务信息，获取传播类型：

当所述待传输数据包的业务传播类型为广播时，以低网络资源传输模式将所述待传输数据包传递到所有节点，所有节点参与数据包的接收、去重复与转发；

当所述待传输数据包的业务传播类型为组播时，以低网络资源传输模式将所述待传输数据包传递到组内节点，只有组内节点参与数据包的接收、去重复与转发；

其中，所述低网络资源传输模式还包括步骤：

发射节点将所述待传输数据包传播至一跳范围内的、所述无线自组网中的其他节点，所述其他节点为发射节点所属的无线自组网中的、除发射节点之外的节点，以供接收到所述待传输数据包的节点对数据包中的数据进行合并、去重复，并在下一个发射周期将所述待传输数据包转发出去。

2.根据权利要求1所述的无线自组网中数据的传播方法，其特征在于，所述低网络资源传输模式包括：

将所述待传输数据包传播至一跳范围内的、所述无线自组网中的其他节点，以供接收到所述待传输数据包的节点对数据进行合并、去重复，并在下一个发射周期将所述待传输数据包转发出去。

3.根据权利要求1所述的无线自组网中数据的传播方法，其特征在于，所述低时延传输模式为泛洪模式或分发树模式。

4.根据权利要求3所述的无线自组网中数据的传播方法，其特征在于，以泛洪模式将所述待传输数据包传播出去的步骤包括：

根据待传输数据包的业务信息，获取传播类型：

当所述待传输数据包的业务传播类型为广播时，以泛洪模式或分发树模式将所述待传输数据包传递到所有节点；

当所述待传输数据包的业务传播类型为组播时，以泛洪模式或分发树模式将所述待传输数据包传递到组内节点。

5.根据权利要求4所述的无线自组网中数据的传播方法，其特征在于，所述分发树模式包括：

利用以源节点出发的分发树或各节点共享的共享树，将所述待传输数据包传递给所述分发树或所述共享树上的节点，以供所述分发树或者所述共享树上的转发节点转发。

6.一种无线自组网中数据的传播装置，其特征在于，包括：

获取单元，获取待传输数据包的业务信息；

低网络资源传输单元，当所述待传输数据包的业务为周期性且传输时延要求超过设定阈值时，以低网络资源传输模式将所述待传输数据包传播出去；

低时延传输单元，当所述待传输数据包的业务为非周期性或传输时延要求不超过设定阈值时，以低时延传输模式将所述待传输数据包传播出去；

其中，所述无线自组网中数据的传播装置，还包括：

低时延传输单元，根据待传输数据包的业务信息，获取传播类型：

低时延传输单元，当所述待传输数据包的业务传播类型为广播时，以低网络资源传输模式将所述待传输数据包传递到所有节点，所有节点参与数据包的接收、去重复与转发；

低时延传输单元，当所述待传输数据包的业务传播类型为组播时，以低网络资源传输模式将所述待传输数据包传递到组内节点，只有组内节点参与数据包的接收、去重复与转发；

其中，所述低网络资源传输模式还包括步骤：

发射节点将所述待传输数据包传播至一跳范围内的、所述无线自组网中的其他节点，所述其他节点为发射节点所属的无线自组网中的、除发射节点之外的节点，以供接收到所述待传输数据包的节点对数据包中的数据进行合并、去重复，并在下一个发射周期将所述待传输数据包转发出去。

7.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。

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