CN110300390A

CN110300390A - 一种无线通信的方法和装置

Info

Publication number: CN110300390A
Application number: CN201810235941.1A
Authority: CN
Inventors: 张楚文; 刘斌; 张弓
Original assignee: Tsinghua University; Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Tsinghua University; Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2018-03-21
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2019-10-01
Also published as: WO2019179481A1

Abstract

本申请提供了一种无线通信的方法和装置，该方法包括：第一网络节点根据角度约束区域，确定第二网络节点为该第一网络节点的下一跳节点，该角度约束区域内的网络节点与该第一网络节点的连线偏离该第一网络节点和数据包的目的节点的连线的角度在预定义角度范围内；该第一网络节点向该第二网络节点发送该数据包。本申请实施例的无线通信的方法，通过角度约束区域限制数据包的发送范围，有助于提高收包率，降低时延和数据包传输过程中的开销。

Description

一种无线通信的方法和装置

技术领域

本申请涉及通信领域，并且更具体地，涉及一种无线通信的方法和装置。

背景技术

随着智能汽车系统和自动驾驶技术的兴起，车联网技术迎来了巨大的发展机遇。而在基础设施(如802.11p路边单元)无法接入的情况下，车载自组织网络(Vehicular Ad-hoc Network，VANET)是一种重要的通信方式。VANET是一种特殊的移动自组织网络(MobileAd-hoc Networks，MANET)形式，VANET中的节点不再是可以自由运动的移动节点，而是实际道路上可以高速移动的车节点。相比MANET，VANET中节点运动速度更快，分布不均，网络拓扑变化更加剧烈，链接质量更加不稳定，因此VANET中端到端的通信过程面临极大的挑战。

现有的VANET的贪婪周边无状态路由协议(Greedy Perimeter StatelessRouting，GPSR)中，每个节点都有自己所有邻居和目的节点的位置信息(如全球定位系统(Global Positioning System，GPS))，计算每个邻居节点到目的节点的距离，如果存在邻居节点满足其到目的节点的距离小于此节点到目的节点的距离，此节点就会选择到目的节点最近的邻居作为下一跳转发节点。

GPSR路由协议每一跳的选择局部最优的下一跳，很难实现全局最优，甚至数据包会转发到稀疏的区域导致丢包。同时，没有参考成功转发的历史信息，每次现场计算在车节点密集情况下会带来很大的计算开销。

发明内容

本申请提供一种无线通信的方法和装置，通过角度约束区域限制数据包的发送范围，有助于提高收包率，降低时延和数据包传输过程中的开销。

第一方面，提供了一种无线通信的方法，该方法包括：第一网络节点根据角度约束区域，确定第二网络节点为该第一网络节点的下一跳节点，该角度约束区域内的网络节点与该第一网络节点的连线偏离该第一网络节点和数据包的目的节点的连线的角度在预定义角度范围内；该第一网络节点向该第二网络节点发送该数据包。

在一些可能的实现方式中，该预定义角度范围由网络设备配置或者由协议预定义。

本申请实施例的无线通信的方法，通过角度约束区域限制数据包的发送范围，有助于避免数据包转发到稀疏的区域导致丢包，从而有助于提高收包率。

结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，该第二网络节点为该第一网络节点保存的转发表中到目的节点的下一跳节点，该第一网络节点根据角度约束区域，确定第二网络节点为该第一网络节点的下一跳节点，包括：若该第二网络节点在该角度约束区域内，该第一网络节点确定该第二网络节点为该第一网络节点的下一跳节点。

本申请实施例的无线通信的方法，通过角度约束区域判断转发表中的下一跳节点是否“合法”，有助于避免数据包转发到稀疏的区域导致丢包，从而有助于提高收包率。

结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，第三网络节点为该第一网络节点保存的转发表中到目的节点的下一跳节点，该第一网络节点根据角度约束区域，确定第二网络节点为该第一网络节点的下一跳节点，包括：若该第三网络节点不在该角度约束区域内，该第一网络节点根据该角度约束区域，确定该角度约束区域中的网络节点集合；该第一网络节点从该网络节点集合中确定该第二网络节点为该第一网络节点的下一跳节点。

在一些可能的实现方式中，该第一网络节点的邻居表中包括该网络节点集合中的网络节点。

本申请实施例的无线通信的方法，通过角度约束区域判断转发表中保存的下一跳节点“不合法”，并通过该角度约束区域确定的网络节点集合中选择该第二网络节点为下一跳节点，有助于避免数据包转发到稀疏的区域导致丢包，从而有助于提高收包率。

结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，该方法还包括：该第一网络节点将该转发表中的到目的节点的下一跳节点更新为该第二网络节点。

结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，该第一网络节点不保存转发表，该第一网络节点根据角度约束区域，确定第二网络节点为该第一网络节点的下一跳节点，包括：该第一网络节点根据该角度约束区域，确定该角度约束区域中的网络节点集合；该第一网络节点从该网络节点集合中确定该第二网络节点为该第一网络节点的下一跳节点。

本申请实施例的无线通信的方法，通过该角度约束区域确定的网络节点集合中选择该第二网络节点为下一跳节点，在网络节点密集的情况下有助于减少计算下一跳的计算开销，同时，有助于避免数据包转发到稀疏的区域导致丢包，从而有助于提高收包率。

结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，该第二网络节点为该网络节点集合中距离该目的节点最近的网络节点。

在一些可能的实现方式中，该网络节点集合中距离该目的节点最近的网络节点有多个时，该第一网络节点随机选择其中一个作为该第二网络节点。

结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，该方法还包括：该第一网络节点接收邻居节点发送的信令包，该信令包包括该邻居节点的位置信息和速度信息；其中，该第一网络节点根据该角度约束区域，确定该角度约束区域中的网络节点集合，包括：该第一网络节点根据该角度约束区域、该位置信息和速度信息，确定该角度范围内中的网络节点集合。

在一些可能的实现方式中，该信令包包括该邻居节点在至少两个时刻的位置信息和速度信息；其中该第一网络节点根据该角度约束区域，确定该角度约束区域中的网络节点集合，包括：该第一网络节点根据该角度约束区域、该至少两个时刻的位置信息和速度信息，确定该角度范围内中的网络节点集合。

结合第一方面，在第一方面的某些可能的实现方式中，该数据包包括该目的节点的第一位置信息，该第一网络节点中保存该目的节点的第二位置信息，该方法还包括：该第一网络节点将该数据包中的第一位置信息更新为该第二位置信息。

第二方面，提供了一种无线通信的装置，该装置包括：处理模块，用于根据角度约束区域，确定第二网络节点为该装置的下一跳节点，该角度约束区域内的网络节点与该装置的连线偏离该装置和数据包的目的节点的连线的角度在预定义角度范围内；收发模块，用于向该第二网络节点发送该数据包。

结合第二方面，在第二方面的某些可能的实现方式中，该第二网络节点为该第一网络节点保存的转发表中到目的节点的下一跳节点，该处理模块具体用于：若该第二网络节点在该角度约束区域内，确定该第二网络节点为该第一网络节点的下一跳节点。

结合第二方面，在第二方面的某些可能的实现方式中，第三网络节点为该第一网络节点保存的转发表中到目的节点的下一跳节点，该处理模块具体用于：若该第三网络节点不在该角度约束区域内，根据该角度约束区域，确定该角度约束区域中的网络节点集合；从该网络节点集合中确定该第二网络节点为该第一网络节点的下一跳节点。

结合第二方面，在第二方面的某些可能的实现方式中，该处理模块还用于将该转发表中的到目的节点的下一跳节点更新为该第二网络节点。

结合第二方面，在第二方面的某些可能的实现方式中，该第一网络节点不保存转发表，该处理模块具体用于：根据该角度约束区域，确定该角度约束区域中的网络节点集合；从该网络节点集合中确定该第二网络节点为该第一网络节点的下一跳节点。

结合第二方面，在第二方面的某些可能的实现方式中，该第二网络节点为该网络节点集合中距离该目的节点最近的网络节点。

结合第二方面，在第二方面的某些可能的实现方式中，该收发模块还用于接收邻居节点发送的信令包，该信令包包括该邻居节点的位置信息和速度信息；其中，该处理模块具体用于：根据该角度约束区域、该位置信息和速度信息，确定该角度范围内中的网络节点集合。

结合第二方面，在第二方面的某些可能的实现方式中，该数据包包括该目的节点的第一位置信息，该第一网络节点中保存该目的节点的第二位置信息，该处理模块还用于将该数据包中的第一位置信息更新为该第二位置信息

第三方面，提供了另一种无线通信的装置，该装置包括：收发器、存储器和处理器。其中，该收发器、该存储器和该处理器通过内部连接通路互相通信，该存储器用于存储指令，该处理器用于执行该存储器存储的指令，以控制接收器接收信号，并控制发送器发送信号，并且当该处理器执行该存储器存储的指令时，该执行使得该处理器执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式中的方法。

第四方面，提供了一种无线通信的系统，该系统包括上述第二方面或第二方面的任一种可能实现方式中的装置，或者，该系统包括上述第三方面或第三方面的任一种可能实现方式中的装置。

第五方面，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：计算机程序代码，当所述计算机程序代码被计算机运行时，使得所述计算机执行上述第一方面或第一方面任一种可能实现方式中的方法。

第六方面，提供了一种计算机可读介质，用于存储计算机程序，该计算机程序包括用于执行第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法的指令。

第七方面，提供了一种芯片系统，应用于第一网络节点中，该芯片系统包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器和接口电路，所述接口电路负责所述芯片系统与外界的信息交互，所述一个或多个存储器、所述接口电路和所述一个或多个处理器通过线路互联，所述一个或多个存储器中存储有指令；所述指令被所述一个或多个处理器执行，以进行上述第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中所述第一网络节点的操作。

附图说明

图1是本申请实施例的一种无线通信的方法和设备的通信系统的场景架构。

图2是本申请实施例的一种无线通信的方法和设备的通信系统的另一场景架构。

图3是本申请实施例的无线通信的方法的示意性流程图。

图4是本申请实施例的无线通信的方法中确定下一跳的示意图。

图5是本申请实施例的路由发现过程的时序图。

图6是本申请实施例的计算下一跳的方法的示意性流程图。

图7是本申请实施例的无线通信的装置的示意性框图。

图8是本申请实施例的无线通信的装置的另一示意性框图。

图9是本申请实施例的数据包发送方法的示意性流程图。

图10是本申请实施例的数据包接收方法的示意性流程图。

图11是本申请实施例的无线通信的装置的再一示意性框图。

图12是本申请实施例的无线通信的装置的再一示意性框图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

在对本申请实施例的技术方案进行描述之前，首先介绍本申请实施例中的几个技术术语。

反向路径：与包传播方向相反的路径，比如节点A从上一跳B节点收到源地址为S，目的地址为D的包，节点A就可以建立一条目的节点是S，下一跳是B的转发表项。

线性轨迹预测：假设速度没有发生变化，预测某一时刻节点的位置方法。例如，在时刻t₀，节点位于(x₀，y₀)，速度为(v_x，v_y)，在时刻t₁，线性估计预测的位置便是(x₀+v_x(t₁-t₀),y₀+v_y(t₁-t₀))。

收包率：目的节点收到的数据包总数除以源节点发送的数据包总数。

时延：包从源节点发出到被目的节点接收所经历的时间。

开销：因网络丢包和附加的额外包头所带来的额外发送字节。

本申请实施例的技术方案可以应用于各种通信系统，例如：全球移动通讯(GlobalSystem of Mobile communication，GSM)系统、码分多址(Code Division MultipleAccess，CDMA)系统、宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)系统、通用分组无线业务(General Packet Radio Service，GPRS)、长期演进(Long TermEvolution，LTE)系统、LTE频分双工(Frequency Division Duplex，FDD)系统、LTE时分双工(Time Division Duplex，TDD)、通用移动通信系统(Universal MobileTelecommunication System，UMTS)、全球互联微波接入(Worldwide Interoperabilityfor Microwave Access，WiMAX)通信系统、未来的第五代(5th Generation，5G)系统或新无线(New Radio，NR)等。

本申请实施例中的终端设备可以指用户设备、接入终端、用户单元、用户站、移动站、移动台、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、终端、无线通信设备、用户代理或用户装置。终端设备还可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(Session InitiationProtocol，SIP)电话、无线本地环路(Wireless Local Loop，WLL)站、个人数字处理(Personal Digital Assistant，PDA)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备、可穿戴设备，未来5G网络中的终端设备或者未来演进的公用陆地移动通信网络(Public Land Mobile Network，PLMN)中的终端设备等，本申请实施例对此并不限定。

本申请实施例中的网络设备可以是用于与终端设备通信的设备，该网络设备可以是全球移动通讯(Global System of Mobile communication，GSM)系统或码分多址(CodeDivision Multiple Access，CDMA)中的基站(Base Transceiver Station，BTS)，也可以是宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)系统中的基站(NodeB，NB)，还可以是LTE系统中的演进型基站(Evolutional NodeB，eNB或eNodeB)，还可以是云无线接入网络(Cloud Radio Access Network，CRAN)场景下的无线控制器，或者该网络设备可以为中继站、接入点、车载设备、可穿戴设备以及未来5G网络中的网络设备或者未来演进的PLMN网络中的网络设备等，本申请实施例并不限定。

图1是本申请实施例的一种无线通信的方法和设备的通信系统的场景架构。如图1所示，每一个节点地位平等，既可以作为源节点，也可以作为目标节点，还可以作为转发节点，图1中示出了节点S作为源节点，源节点S可以把数据包发送给其通信范围内的邻居节点A，再由邻居节点A继续转发，数据包可以经过A、B到达目的节点D，该数据包还可以经过A、C、B到达目的节点D。

应理解，图1中所示的节点S、A、B、C和D可以是终端设备，例如包括GPS传感器的手机或者车辆，也可以将节点S、A、B、C和D理解为移动网络节点。

图2是本申请实施例的一种无线通信的方法和设备的通信系统的场景架构。如图2所示，本申请实施例适用于没有基础设施的车辆自组织网络场景中，该场景中，

车辆在实际城市道路上一定速度行驶，可以有十字路口；

车辆密度足够大，保持整个网络较好的连通性；

每辆车配有定位模块(如GPS传感器)，可以获得当前车辆的位置和速度等信息。没有用于通信的基础设施，如基站和路边单元。

在这种场景下，每一辆车节点地位平等，既可以作为源/目的节点，也可以作为转发节点，如图2所示，源节点S可以把数据包发送给其通信范围内的邻居节点N₁，再由邻居节点N₁继续转发，数据包最终经过N₁、N₂到达目的节点D。

图3示出了根据本申请实施例的无线通信的方法100的示意性流程图，如图1所示，该方法100包括：

S110，第一网络节点根据角度约束区域，确定第二网络节点为该第一网络节点的下一跳节点，该角度约束区域内的网络节点与该第一网络节点的连线偏离该第一网络节点和数据包的目的节点的连线的角度在预定义角度范围内；

S120，该第一网络节点向该第二网络节点发送该数据包。

具体而言，第一网络节点在接收来自于源节点的数据包，或者第一网络节点作为源节点发送数据包时，根据角度约束区域，确定第二网络节点作为自己的下一跳节点，该角度约束区域内的网络节点与该第一网络节点的连线偏离该第一网络节点和数据包的目的节点的连线的角度在预定义角度范围内，在确定该第二网络节点后，该第一网络节点向该第二网络节点发送该数据包。

图4示出了本申请实施例的无线通信的方法中确定下一跳的示意图，如图4所示，若该第一网络节点为节点S，目的节点为节点D，该角度约束区域为一节点S为起点，以节点S和节点D的连线上的某一点为终点，偏离节点S和该终点的连线的角度范围为θ_threshold内的区域，即：该角度约束区域内的节点与该节点S的连线偏离该节点S与节点D的连线的角度小于或者等于θ_threshold。

例如，如图4所示，第一网络节点为节点S，节点S需要向目的节点D发送数据包，若节点S第一次发送数据包，则其内部并没有保存转发表，此时节点S可以根据该角度约束区域，确定下一跳节点。

又例如，如图4所示，第一网络节点为S，节点S需要向目的节点D发送数据包，此时节点S保存有转发表(例如，该节点S第二次向目的节点发送数据包)，且转发表中到目的节点D的下一跳节点N₃在该角度约束区域内，则节点S将节点N₃确定为下一跳节点。

表1示出了本申请实施例的转发表，如表1所示。

表1

目的节点	下一跳节点
		D	N<sub>3</sub>
N<sub>1</sub>	N<sub>1</sub>
		…	…

再例如，如图4所示，第一网络节点为节点S，节点S每次发送数据包时都不会保存转发表，即节点S每次发送数据包时都要计算下一跳节点，此时节点S可以根据该角度约束区域，确定下一跳节点。

可选地，该第一网络节点不保存转发表，该第一网络节点根据角度约束区域，确定第二网络节点为该第一网络节点的下一跳节点，包括：

该第一网络节点根据该角度约束区域，确定该角度约束区域中的网络节点集合；

该第一网络节点从该网络节点集合中确定该第二网络节点为该第一网络节点的下一跳节点。

具体而言，该无线通信方法中也可以没有图5所示的发现路由的过程，即每个节点并不会保存转发表项，每个节点在向下一跳节点发送数据包时，都要重新计算下一跳节点，此时可以根据角度约束范围首先确定出网络节点集合，并从网络节点集合中选择某一个节点作为自己的下一跳节点。

下面以图1的应用场景为例，结合图5和图6，对本申请实施例的路由发现和路由修复过程进行说明。

应理解，在路由发现和路由修复过程之前，可以先通过信令包建立邻居信息：每一个节点定时向周围邻居节点广播信令包，信令包包含节点的ID、位置和速度信息。车节点在收到邻居的信令包后，把邻居信息存在本地的邻居表中。

图5示出了根据本申请实施例的路由发现过程的时序图，如图5所示，该路由发现过程包括：

(1)在第一个时隙，节点S把数据包广播给节点A，节点A建立目的节点为S，下一跳为S的反向路径；

(2)在第二个时隙，节点A继续把数据包广播给节点S、C和B，节点S因为数据包源节点是自己，所以丢弃；节点B和节点C建立目的节点是S且下一跳是A的反向路径。

(3)在第三个时隙，假设节点C点先转发数据包，节点C点把数据包广播给节点A和节点B，因为节点A和节点B都收到过此数据包，所以都丢弃。

(4)在第四个时隙，节点B点把数据包转发给节点A、C和D，在节点A和节点C点因为重复所以丢弃，节点D点收到数据包，建立反向路径。同时，因为目的节点就是D点，数据包经过处理包头后交到上层应用。至此，节点D到节点S的路径就已建立，之后的数据包可以通过查找转发表选择下一跳。

应理解，图4中假设节点B先收到节点A转发的广播数据包，后收到C转发的广播数据包(因为节点C转发晚，所以这种情况占大多数，除非A到B的广播包发生丢包)，因为数据包重复了，所以不处理，节点B会建立到节点S下一跳是节点A的反向路径。

现有的按需距离向量路由协议(Ad-hoc On-demand Distance Vector Routing，AODV)在数据包传输过程中，若出现链路中断，必须重新启动路由修复过程，数据包的发送将会中断，如果路由修复过程过长，将导致端到端通信的中断。在VABET中，拓扑变化很快速，路由修复过程很容易过长甚至不能恢复，从而收包率和时延会受很大影响。

可选地，该第二网络节点为该第一网络节点保存的转发表中到目的节点的下一跳节点，该第一网络节点根据角度约束区域，确定第二网络节点为该第一网络节点的下一跳节点，包括：

若该第二网络节点在该角度约束区域内，该第一网络节点确定该第二网络节点为该第一网络节点的下一跳节点。

如图4所示，每一个节点在转发时，如果转发表中有到目的节点的表项，需要判断下一跳是否“合法”，合法的表项需要满足以下几个约束：

(1)时效性约束，即转发表项没有超时；

(2)邻居表约束，即转发表项的对应下一跳节点依然在邻居表内，且不超时；

(3)角度约束，即预测后的下一跳节点位置仍在有效角度范围(门限值θ_threshold)内。

如图5所示，转发表中节点S到节点D的下一跳为N₃，因为节点N₃没有超时(假设表项生存期为1秒)，在邻居表内有效，且满足角度约束，所以判断表“合法”，把数据包发送给节点N₃。

可选地，第三网络节点为该第一网络节点保存的转发表中到目的节点的下一跳节点，该第一网络节点根据角度约束区域，确定第二网络节点为该第一网络节点的下一跳节点，包括：

若该第三网络节点不在该角度约束区域内，该第一网络节点根据该角度约束区域，确定该角度约束区域中的网络节点集合；

可选地，邻居节点向该第一网络节点发送的信令包中包括该邻居节点的位置信息和速度信息，该第一网络节点根据该角度约束区域，确定该角度约束区域中的网络节点集合，包括：

该第一网络节点根据该角度约束范围、该位置信息和速度信息，确定该至少两个位置信息和速度信息。

可选地，该邻居节点的位置信息和速度信息为至少两个时刻的位置信息和速度信息。

当查到的转发表表项中的下一跳节点“不合法”，就会开启计算下一跳过程算出新的下一跳，图6示出了本申请实施例的计算下一跳的方法的示意性流程图，如图6所示，该方法包括：

S1101，判断邻居表是否为空，若邻居表为空，则直接返回广播地址；若邻居表不为空，则执行S1102；

S1102，根据预测算法(由邻居节点的位置信息和速度信息确定)更新邻居表，并取出所有在角度范围θ_threshold内的邻居节点；

S1103，判断是否有邻居节点满足θ_threshold；

S1104，如果S1103中判断出有邻居节点满足θ_threshold，则将满足该角度范围θ_threshold内的邻居节点确定为节点集合C；如果没有，则执行S1204；

S1105，如果S1103中判断出没有邻居节点满足θ_threshold，放宽该角度范围直到可以取出节点集合C；

S1106，遍历节点集合C中的所有邻居节点，将集合C中第二节点确定为第一节点的下一跳节点。

可选地，该第二网络节点为该节点集合C中距离目的节点最近的邻居节点。

可选地，该第一网络节点将该转发表中的到目的节点的下一跳节点更新为该第二网络节点。

具体而言，如图4所示，若原转发表中的下一跳节点为N₂，此时判断出N₂“不合法”后，会开启下一跳的计算过程，计算出新的下一跳节点为N₃，则该第一网络节点可以将该转发表中到节点S的下一跳节点更新为N₃。

如图1中，当节点A预测AB间的链路失效，即判断到目的节点D下一跳为节点B的表项“不合法”，本申请实施例的无线通信方法会启动路由修复过程。如图7所示，首先，节点A会启动计算下一跳过程，选择节点C作为新的下一跳。在下一个时隙，节点C点收到收据包，因为节点C点没有到节点D的转发表项，直接启动计算下一跳过程，算出节点B作为下一跳节点。在第三个时隙，因为节点B还有合法的转发表项，就按照此表项转发给节点D，完成了链路修复过程。

本申请实施例的无线通信的方法，通过角度范围的约束判断下一跳是否“合法”，有助于提高收包率，降低数据包传输过程中的时延和开销。

图7示出了根据本申请实施例的无线通信的装置的示意性框图，如图7所示，上层应用，如网页视频等业务，通过协议栈把数据包发送给应用程序，应用程序根据包头信息，决定下一跳转发节点，把封装有位置等信息数据包通过给实际网卡发送出去。

底层实际网卡把收到的数据包传递给本发明的应用程序，通过解析包头信息，应用程序决定继续转发或者交给上层应用程序。另外，应用程序还会定期通过实际网卡广播包含自己位置信息的信令包。

图8示出了根据本申请实施例的无线通信的装置的另一示意性框图，修改TCP/IP协议栈，在IP层下加入自适应及时路由(Adaptive Instant Routing，AIR)子层，由其完成数据包的逐跳转发功能，AIR子层有3中保存3种数据结构：邻居表、目的ID表和转发表。邻居表用于保存一跳邻居的位置速度信息，目的ID表保存节点ID和GPS的对应关系，转发表保存到目的节点的下一跳节点ID。AIR子层有两种包类型：向一跳邻居广播自己位置速度信息的信令包和从IP层获得然后封装的数据包。

本申请实施例中的AIR子层包括GPS单元、发送单元、计算单元和接收单元，其中，GPS单元负责本节点GPS信息的实时获取；发送和接收单元除了处理数据包，还有beacon包，即信令包的处理；计算单元用于判断转发表中的下一跳节点是否“合法”，并在判断出转发表中的下一跳节点不合法后，计算新的下一跳节点。

信令包的包头格式如下：Type域代表包类型，SrcID域保存发送节点的ID，SrcPos域保存发送节点的二维位置坐标。SrcVel域保留发送节点的二维速度分量。AIR子层每隔一定时间向周围广播信令包，邻居收到信令包之后，提取位置速度等信息，维护本地邻居表。

数据包包头格式如下：Type域代表包类型，SrcID域保存发送节点的ID，DstID域保存目的节点的ID，SrcPos保存发送节点的二维位置坐标，DstPos域保存目的节点的二维位置坐标，Nonce域是数据包的标识符，不同的数据包有不同的Nonce号，生存时间值(Time ToLive，TTL)域是生存周期。

图9示出了根据本申请实施例的数据包发送方法200的示意性流程图，如图9所示，该方法200包括：

S201，获取上层应用发送的数据包；

S202，添加数据包包头，Type域为数据包类型，SrcID为本节点ID,DstID为目的节点ID，SrcPos和FromPos为本节点此刻位置，设置新的不重复的Nonce,然后TTL置为初始值；

S203，用DstID查找目的ID表，如果找到相应的表项，填写DstPos，并执行S204；如果没有找到相应的表项，则此数据包是第一次发送，DstPos置为广播标志,广播给所有的邻居节点；

S204，用DstID查找转发表，如果能查到下一跳的ID信息，则执行S205；如果不能查到下一跳的节点信息，则执行S206；

S205，判断该下一跳节点是否“合法”，如果合法，则执行S207；如果不合法，则执行S206；

应理解，该判断下一跳节点是否“合法”的过程上文图5中判断过程相同，为了简洁，在此不再赘述。

S206，计算下一跳节点；

应理解，该阶段下一跳节点的过程与上文图6所示的计算过程类似，为了简洁，在此不再赘述。

S207，把数据包发送给下一跳节点。

图10示出了根据本申请实施例的数据包接收方法300的示意性流程图，如图10所示，该方法300包括：

S301，判断Type域，若为数据包类型，则执行S302；

S302，解析数据包包头，TTL减1，若TTL等于0，丢弃，否则，执行S303；

S303，根据Nonce号，判断是否是重复包，若是，丢弃，否则，执行S304；

S304，根据SrcID和SrcPos，建立反向路径，更新转发表和目的ID表；

S305，判断DstID是否为本节点，如果是本节点，则执行S308，否则，对该数据包进行转发，执行S306；

S306，复制数据包并交给转发模块；

S307，判断DstPos是否为广播标志，如果是广播标志，则对该数据包进行广播后执行S308，如果不是广播标志，对该数据包的处理结束。

应理解，如果该数据包中的DstPos是广播标志，则表明该数据包是第一次发送，可以将该数据包广播给所有的邻居节点；如果该数据包中的DstPos不是广播标志，则表明该数据包不是第一次发送，可以查找转发表后将该数据包转发至下一节点。

S308，把数据包发送给上层应用。

下面介绍本申请实施例的数据包转发的过程：

(1)在目的ID表中查找DstID，如果有相应的表项，则更新数据包中的DstPos。

具体而言，某一个节点在收到上一个节点发送的数据包后，该数据包中携带目的节点的DstPos信息，而如果该节点内部也保存有目的节点的DstPos信息，由于该节点更靠近目的节点，其所保留的DstPos信息更为准确，则该节点可以更新该数据包中的DstPos信息。

(2)若该DstPos为广播标志，则把数据包广播给所有的邻居；

(3)若该DstPos不是广播标志，在转发表中查找DstID，如果可以查找到下一跳的ID信息，并且“合法性”判断合法，则返回此ID，否则计算下一跳节点。

应理解，上述判断下一跳节点的“合法性”以及计算下一跳节点的过程与上文的判断及计算过程相同，为了简洁，在此不再赘述。

(4)把数据包发送给上一步返回的下一跳节点。

通过在NS-3平台上与AODV和GPSR对比实验，我们发现本申请实施例的无线通信的方法在无基础设施的VANET场景下，具有：

(1)更高的收包率，平均比AODV和GPSR高10个百分点；

(2)更低的时延，在平均跳数在3到4之间的情况下，具有低于10ms的往返时延，远低于AODV；

(3)更低的开销，平均每成功发送一个字节的数据，需要耗费0.5字节的开销，低于GPSR和AODV。

相比于AODV，本申请实施例的无线通信方法在链路中断后不需要运行耗时开销大的协议包交互过程来修复路径，能够快速恢复链路。

相比于GPSR，本申请实施例的无线通信方法采用查表和计算结合的算法能够更大概率的选择更优的下一跳节点，而不是陷入局部最优的困境。

图11示出了根据本申请实施例的无线通信的装置的再一示意性框图，相比于图8中的装置，图11中的装置并没有修改协议栈来实现本协议，而是通过虚拟网卡和运行在用户空间的进程实现。如图11所示，应用层把包发送给虚拟网卡，处理进程从虚拟网卡读取包，完成包头的封装和转发过程，最后交给实际网卡；处理进程也能够通过套接字(socket)从实际网卡读取发送给自己的数据包，然后分析包头，决定进一步转发或者写入虚拟网卡，从而交给上层应用；另外，处理进程每隔一定时间从实际网卡向外广播信令包。具体的处理逻辑与实施例一相同。

在linux系统搭建如图11所示的环境，然后进行视频会议试验。图11中的无线通信的装置能够支持多跳的视频会议，而且当链路突然中断时，视频业务只需要50ms以内的切换时间，就可以恢复链接，视频会议不会中断。

通过虚拟网卡技术，只需要编写用户空间程序，就能实现本申请实施例的路由协议功能，与修改内核协议栈相比，工作量小、易实现、方便程序调试。

应理解，本申请实施例的技术方案还可能应用在延迟容忍网络(Delay TolerantNetworks，DTN)中，也能有应用空间。在DTN中，端到端的路径可能是间歇甚至不存在的，本申请实施例的技术方案中的路由选择方法依然可以适应于这种场景。需要修改的部分是节点需要有对包的缓存重发策略：每当节点收到一个数据包，如果转发表没有“合法”表项，就进入缓存重发阶段，也就是每当邻居表发生变化后，就执行一次计算下一跳过程，如果计算出新的下一跳节点就进行转发。这样能够有效提高收包率和降低开销。

以上结合图1至图11，详细得描述了根据本申请实施例的无线通信的方法，下面结合图12，详细得描述根据本申请实施例的无线通信的装置。

图12示出了根据本申请实施例的无线通信的装置400的示意性框图，如图12所示，该装置400包括：

处理模块410，用于根据角度约束区域，确定第二网络节点为该装置的下一跳节点，该角度约束区域内的网络节点与该装置的连线偏离该装置和数据包的目的节点的连线的角度在预定义角度范围内；

收发模块420，用于向该第二网络节点发送该数据包。

可选地，该第二网络节点为该第一网络节点保存的转发表中到目的节点的下一跳节点，该处理模块410具体用于：

若该第二网络节点在该角度约束区域内，确定该第二网络节点为该第一网络节点的下一跳节点。

可选地，第三网络节点为该第一网络节点保存的转发表中到目的节点的下一跳节点，该处理模块410具体用于：

若该第三网络节点不在该角度约束区域内，根据该角度约束区域，确定该角度约束区域中的网络节点集合；

从该网络节点集合中确定该第二网络节点为该第一网络节点的下一跳节点。

可选地，该处理模块410还用于将该转发表中的到目的节点的下一跳节点更新为该第二网络节点。

可选地，该第一网络节点不保存转发表，该处理模块410具体用于：

根据该角度约束区域，确定该角度约束区域中的网络节点集合；

可选地，该第二网络节点为该网络节点集合中距离该目的节点最近的网络节点。

可选地，该收发模块还用于接收邻居节点发送的信令包，该信令包包括该邻居节点的位置信息和速度信息；

其中，该处理模块410具体用于：

根据该角度约束区域、该位置信息和速度信息，确定该角度范围内中的网络节点集合。

可选地，该数据包包括该目的节点的第一位置信息，该第一网络节点中保存该目的节点的第二位置信息，该处理模块410还用于将该数据包中的第一位置信息更新为该第二位置信息。

本申请实施例还提供了一种芯片系统，该芯片系统包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器和接口电路，所述接口电路负责所述芯片系统与外界的信息交互，所述一个或多个存储器、所述接口电路和所述一个或多个处理器通过线路互联，所述一个或多个存储器中存储有指令；所述指令被所述一个或多个处理器执行，以执行对应于上述方法的第一网络节点的操作。

本申请实施例还提供了一种通信系统，包括：第一网络节点；其中，所述第一网络节点为上述各个实施例中所述的第一网络节点。

本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，应用于第一网络节点中，所述计算机程序产品包括一系列指令，当所述指令被运行时，以使得所述第一网络节点可以执行对应于上述方法的第一网络节点的操作。

在本申请实施例中，应注意，本申请实施例上述的方法实施例可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法实施例的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

可以理解，本申请实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDR SDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，DR RAM)。应注意，本文描述的系统和方法的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

另外，本文中术语“系统”和“网络”在本文中常被可互换使用。本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应理解，在本申请实施例中，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。

上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品可以包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁盘)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种无线通信的方法，其特征在于，包括：

第一网络节点根据角度约束区域，确定第二网络节点为所述第一网络节点的下一跳节点，所述角度约束区域内的网络节点与所述第一网络节点的连线偏离所述第一网络节点和数据包的目的节点的连线的角度在预定义角度范围内；

所述第一网络节点向所述第二网络节点发送所述数据包。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二网络节点为所述第一网络节点保存的转发表中到所述目的节点的下一跳节点，所述第一网络节点根据角度约束区域，确定第二网络节点为所述第一网络节点的下一跳节点，包括：

若所述第二网络节点在所述角度约束区域内，所述第一网络节点确定所述第二网络节点为所述第一网络节点的下一跳节点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第三网络节点为所述第一网络节点保存的转发表中到所述目的节点的下一跳节点，所述第一网络节点根据角度约束区域，确定第二网络节点为所述第一网络节点的下一跳节点，包括：

若所述第三网络节点不在所述角度约束区域内，所述第一网络节点根据所述角度约束区域，确定所述角度约束区域中的网络节点集合；

所述第一网络节点从所述网络节点集合中确定所述第二网络节点为所述第一网络节点的下一跳节点。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第一网络节点将所述转发表中的到所述目的节点的下一跳节点更新为所述第二网络节点。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一网络节点不保存转发表，所述第一网络节点根据角度约束区域，确定第二网络节点为所述第一网络节点的下一跳节点，包括：

所述第一网络节点根据所述角度约束区域，确定所述角度约束区域中的网络节点集合；

6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二网络节点为所述网络节点集合中距离所述目的节点最近的网络节点。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第一网络节点接收邻居节点发送的信令包，所述信令包包括所述邻居节点的位置信息和速度信息；

其中，所述第一网络节点根据所述角度约束区域，确定所述角度约束区域中的网络节点集合，包括：

所述第一网络节点根据所述角度约束区域、所述位置信息和速度信息，确定所述角度范围内中的网络节点集合。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述数据包包括所述目的节点的第一位置信息，所述第一网络节点中保存所述目的节点的第二位置信息，所述方法还包括：

所述第一网络节点将所述数据包中的第一位置信息更新为所述第二位置信息。

9.一种无线通信的装置，其特征在于，包括：

处理模块，用于根据角度约束区域，确定第二网络节点为所述装置的下一跳节点，所述角度约束区域内的网络节点与所述装置的连线偏离所述装置和数据包的目的节点的连线的角度在预定义角度范围内；

收发模块，用于向所述第二网络节点发送所述数据包。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二网络节点为所述第一网络节点保存的转发表中到所述目的节点的下一跳节点，所述处理模块具体用于：

若所述第二网络节点在所述角度约束区域内，确定所述第二网络节点为所述第一网络节点的下一跳节点。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，第三网络节点为所述第一网络节点保存的转发表中到所述目的节点的下一跳节点，所述处理模块具体用于：

若所述第三网络节点不在所述角度约束区域内，根据所述角度约束区域，确定所述角度约束区域中的网络节点集合；

从所述网络节点集合中确定所述第二网络节点为所述第一网络节点的下一跳节点。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述处理模块还用于将所述转发表中的到所述目的节点的下一跳节点更新为所述第二网络节点。

13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一网络节点不保存转发表，所述处理模块具体用于：

根据所述角度约束区域，确定所述角度约束区域中的网络节点集合；

14.根据权利要求11至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二网络节点为所述网络节点集合中距离所述目的节点最近的网络节点。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的装置，其特征在于，所述收发模块还用于接收邻居节点发送的信令包，所述信令包包括所述邻居节点的位置信息和速度信息；

其中，所述处理模块具体用于：

根据所述角度约束区域、所述位置信息和速度信息，确定所述角度范围内中的网络节点集合。

16.根据权利要求9至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述数据包包括所述目的节点的第一位置信息，所述第一网络节点中保存所述目的节点的第二位置信息，所述处理模块还用于将所述数据包中的第一位置信息更新为所述第二位置信息。