CN110650087A

CN110650087A - 栅格网络及应用该栅格网络的数据转发式可靠传输方法

Info

Publication number: CN110650087A
Application number: CN201910954507.3A
Authority: CN
Inventors: 黄中华; 罗江发; 梁晖; 甘兵; 薛俊层; 姚明
Original assignee: Sichuan Lingtong Telecommunications Co Ltd
Current assignee: Sichuan Lingtong Telecommunications Co Ltd
Priority date: 2019-10-09
Filing date: 2019-10-09
Publication date: 2020-01-03

Abstract

本发明公开了一种栅格网络及应用该栅格网络的数据转发式可靠传输方法，包括：多个独立的数据转发节点，且每个节点与相邻节点提供数据传输通道，以使各数据节点能采用栅格网络拓扑的方式，实现点到点的数据可靠传输；其中，各数据转发节点均具有能唯一标识该设备的ID号码；各数据节点均分配了一个唯一的初始包序号，所述初始包序号被配置为一个32位无符号整数；各数据节点均被配置为具有数据历史信息存储功能。本发明提供一种应用该栅格网络的数据转发式可靠传输方法，采用广播转发模式，辅之以有效的去重手段，具有非常强健的路径稳定性，在各种对网络连通性以及稳定性具有较强要求的场景，有着广泛的用途。

Description

栅格网络及应用该栅格网络的数据转发式可靠传输方法

技术领域

本发明涉及一种在数据通信及传输情况下使用的方法。更具体地说，本发明涉及一种用在特定网络通信以及数据传输情况下的栅格网络及应用该栅格网络的数据转发式可靠传输方法。

背景技术

传统的民用通信传输中，其网络拓扑包含星型、环形、总线型及树型结构，一般情况下采用一种或几种混合方式进行组网即能满足需要。但是在某些特殊场合，对网络的互通性要求极高，希望邻近节点之间的连接较多或越多越好，其中一种最常用的拓扑方式就是栅格网络拓扑，而栅格网络具有多路径强容错的特性，以栅格网实现各通信节点相互通信组网的网络结构，可以在某些节点设备出错或通信线缆故障的情况下，只要不出现孤立节点群，都不会影响整个网络的连通性。

而对于栅格网络来说，其虽然具有这些优点，但目前的应用场景和范围却十分有限，其原因在于，对于目前通信网络来说，如果要做到网络通信协议过程中带宽高，且容错以及传输稳定性也极高，几乎是不可能的，故而现有技术中的民用通信网络，因客户对通信最主要的要求就是带宽，而对于容错以及稳定性的要求可以有所降低，其原因在于民用网络的用户量太大，要做到二者兼顾，基本是无法实现的，而对于特定的网络用户群(如军用)来说，其网络用用户量较小，故其可以不用考虑带宽的问题，但对于传输的容错以及稳定性却要求很高，但目前的民用通信传输的网络拓扑却不能满足其对精准度的要求，而栅格网络虽然理论上可以满足精准度的要求，但实际操作中可能会出现环状传输，进而使得其形成传输链路的死循环(即数据洪泛)，导致其无法应用到实际网络的通信中来。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种栅格网络，其能够通过对各用于数据传输的数据转发节点进行ID标记，以可以对各节点进行识别，同时通过对各节点发送的数据包通过对应的包序号进行标记，进而使得其传输网络建立后，通过接收各端对数据传输节点和传输的数据包进行判断并识别，以对网络传输过程进行有效去重，而当接收端考虑数据包去重后，整个网络的数据会保持通畅且路径最优。

本发明还有一个目的是提供一种应用该栅格网络的数据转发式可靠传输方法，采用广播转发模式，辅之以有效的去重手段，具有非常强健的路径稳定性，在各种对网络连通性以及稳定性具有较强要求的场景，有着广泛的用途。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种栅格网络，包括：

多个独立的数据转发节点，且每个节点与相邻节点提供数据传输通道，以使各数据节点能采用栅格网络拓扑的方式，实现点到点的数据可靠传输；

其中，各数据转发节点均具有能唯一标识该节点的ID号码；

各数据节点均分配了一个唯一的初始包序号，所述初始包序号被配置为一个32位无符号整数；

各数据节点均被配置为具有数据历史信息存储功能。

一种应用该栅格网络的数据转发式可靠传输方法，各数据转发节点在做为发送节点向与其相连的所有邻近节点发送数据时，其数据包的格式均被配置为包括：包头+接受者ID+载荷，所述包头被配置为包括发送者ID+发送者的包序号；

中间节点在接收到数据包时，先提取出该数据包的包头，读取自己存储的与该包头相关的历史信息，判断是否已存储该包头，若是则判断其为重复的数据包；否则需将该包头和接收时间进行存储，并提取接受者ID以判断自己是否为接收节点，若是则不做转发，直接读取数据包中的载荷信息进行处理，完成数据的传输；否则需向与其相连的所有邻近节点进行该数据包的转发。

优选的是，其中，各数据转发节点在做为发送节点进行数据包输出时，需要在每发送一个数据包时将其包序号加1；

其中，各数据转发节点需要对包序号是否超出32位无符号整数的范围进行判断，如未超出则不做任何操作；

否则，则将对应的包序号重置为初始包序号，以进行下一次的循环计数。

优选的是，其中，各中间节点在收到重复数据包时，读取自己存储该数据包的历史接收时间，以与当前接收时间进行比较，若其差值大于预定值，则判断该数据包传输超时；

否则判断该数据包经过了网络环路又回到了转发点，放弃继续转发。

优选的是，其中，各数据节点在读取包头信息，在判断其是否为重复数据包之前，还需要将发送者ID与节点本身的ID是否一至进行判断，若不具有一致性，则对数据包是否为重复进行判断，否则直接不做任何处理。

本发明至少包括以下有益效果：本发明通过对栅格网络拓扑节点进行布局设置，辅以应用方法中对节点的去重设置，在特定应用场合里，来实现点到点数据的可靠传输。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中栅格网络的布局结构示意图；

图2为本发明的另一个实施例中采用栅格网络进行数据传输时节点转发的数据流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1示出了根据本发明的一种栅格网络的实现形式，其中包括：

多个独立的数据转发节点，且每个节点与相邻节点提供数据传输通道，以使各数据节点能采用栅格网络拓扑的方式，实现点到点的数据可靠传输，栅格网的节点全部由独立的数据转发节点组成，其组成结构见图1，每个节点与相邻的4个节点相连接，每个节点为相邻的节点提供数据传输通道。正常情况下，节点A和Z的通信路径可以有ABCDZ、ABFDZ、ABFHZ、ABFEGHZ及AXYEGHZ等等，中间节点均是转发节点，正常情况下，如果网络连接线路一切正常，则从A到Z节点之间的通信路径有很多条，而且随着网络的扩大，两个节点之间的通信线路也随之迅速扩大；

其中，各数据转发节点均具有能唯一标识该设备的ID号码，发送者ID可以是MAC地址或其它任意能唯一标识该设备的ID号码；

各数据节点均分配了一个唯一的初始包序号，所述初始包序号被配置为一个32位无符号整数，每个设备节点独立采用各自不同的包序号，用于对各数据节点发送的数据包序号进行识别，发送者发送数据时候需将该数据包发送给与其相连的所有邻近节点；

各数据节点均被配置为具有数据历史信息存储功能，每个节点均具有数据历史信息存储功能，其用于在节点接收数据时，对数据包中的发送者ID，包序号，且该数据包接收的时间进行存储，以在传输过程中通过判断实现各节点中数据包的接收去重，进而保证点到点传输链路的稳定性，实现可靠传输，在这方案中，通过对各用于数据传输的数据转发节点进行ID标记，以可以对各节点进行识别，同时通过对各节点发送的数据包通过对应的包序号进行标记，进而使得其传输网络建立后，通过接收各端对数据传输节点和传输的数据包进行判断并识别，以对网络传输过程进行有效去重，而当接收端考虑数据包去重后，整个网络的数据会保持通畅且路径最优。

一种应用该栅格网络的数据转发式可靠传输方法，各数据转发节点在做为发送节点向与其相连的所有邻近节点发送数据时，其数据包的格式均被配置为包括：包头+接受者ID+载荷，所述包头被配置为包括发送者ID+发送者的包序号，任何节点发送的数据必须包括发送者ID、该数据包的序号以及数据载荷，其数据包格式配置为下表:

发送者ID

包序号

接受者ID

载荷

中间节点在接收到数据包时，先提取出该数据包的包头，读取自己存储的与该包头相关的历史信息，判断是否已存储该包头，若是则判断其为重复的数据包；否则需将该包头和接收时间进行存储，并提取接受者ID以判断自己是否为接收节点，若是则不做转发，直接读取数据包中的载荷信息进行处理，完成数据的传输，若目标设备收到了发给自己的数据包，即数据包的接受者ID与自己的ID相同，则不需要向外做任何转发。但是与中间转发节点一样，目标节点也需要通过历史信息判断多次收到相同数据包的情况；如此往复，所有节点均会转发每个数据包，且只会转发一次，数据通过所有连通的节点，一层一层的向目标进行扩散，最终达到目标设备；否则需向与其相连的所有邻近节点进行该数据包的转发，在这种方案中，由于其采用的是向所有连接的邻近节点转发数据的方式来保证数据的可靠性，不可避免的会出现环形网络，导致数据洪泛，故其它节点在收到来自邻近节点的数据之后，先提取出数据的包头，再根据自己存储的数据包历史信息，判断历史信息是否已收录该包头(意味着收到了重复的数据包)，具体来说，如果中间节点接收到一个如下格式的数据包：

首先提取该数据包中的发送者ID和包序号，然后调取中间节点存储器中存储的历史信息，通过比对ID确定在此之前是否有收到该发送节点的信息，若比对结果为未收到，则直接对其进行存储，否则则认为在此之前收到过发送节点发送过来的数据包，则进一步调取包序号进行二次判断，确定在此之前有否有收到包序号为3的历史信息，如历史信息中只有该发送节点发过来的包序号为1、2的历史信息，则认为其是新的数据信息直接存储，否则不对该数据包进行处理，直接丢弃，即通过ID和包序号的配合一起来验证发送节点和数据包，实现有效的去重，同时上面的步骤中，在进行存储时，中间节点还需要更进一步地对数据包中接受者ID进行读取识别，以通过与自己的ID进行比较，进而判断自己是否为接受者，如果是，则直接读取数据包中的载荷进行处理，否则，同理的向与其邻接的各节点进行转发，其具体过程，在此不再叙述，但数据包去重以及传输过程的原理具有一致性，通过这种方法有效对栅格网络数据转发网络进行有效去重，并通过这种可靠的数据去重方式来保证数据向外有效的扩散而不洪泛，以适应不同场合对数据传输的需要。

在另一种实施例中，各数据转发节点在做为发送节点进行数据包输出时，需要在每发送一个数据包时将其包序号加1；

否则，则将对应的包序号重置为初始包序号，以进行下一次的循环计数，在这种方案中，包序号是一个32位无符号整数，每个设备节点发送一个数据包则该包序号加1，超出32位无符号整数范围后从其初始的包序号开始循环计数，在这种方案中，若发送数据节点的ID为00-01-6C-06-A6-29，其在初始发送数据包时的包序号为1，而接收数据节点的ID为08-00-20-0A-8C-6D，其数据包格式为：

则其在第二次发送另一数据包时，其数据包格式为：

故，中间节点在接收到数据包时，通过其内部存储的发送者ID以及发送有包序号，对其接收到的各数据包是否接收过进行确认，以实现对连接发送数据过程中的去重操作，该方法可类推地运用至其它节点，以使其它节点都能实现去重操作，进而保证在整个栅格网络中，确定至少一条一定能够到达接收节点的数据传输链路，且接收节点也通过去重判断，实现对多链路传输过程中的数据包接收去重，进而保证其传输的稳定性和有效性即采用广播转发模式，辅之以有效的去重手段，具有非常强健的路径稳定性，使得本方案在各种对网络连通性以及稳定性具有较强要求的场景，有着广泛的用途。

在另一种实施例中，各中间节点在收到重复数据包时，读取自己存储该数据包的历史接收时间，以与当前接收时间进行比较，若其差值大于预定值，则判断该数据包传输超时，具体来说，各中间节点若收到重复的数据包，应该再根据收到该数据包的时间与历史信息中的收到该包的时间进行对比，若时间大于某个预定数值(如10秒)，则表示数据包超时，而对于数据节点较少的网络链路来说，其预定数值可设定为1秒或更小，以适应不同数据链路中对数据稳定性以及传输带宽的需要；

否则判断该数据包经过了网络环路又回到了转发点，放弃继续转发，若收到了重复的数据包且该包未超时，则表示该包经过了网络环路又回到了转发点，此时应该放弃继续转发，即什么都不做或丢弃该包；除此之外的其它情况，节点需要存储该数据的包头及收到该包的时间(判断数据包超时用)，并向与自己相连的所有邻近节点进行转发，在这种方案中对数据超时问题进行去除，进而保证其不会长时间占用传输链路，影响整个系统传输的稳定性和可靠性。

在另一种实施例中，各数据节点在读取包头信息，在判断其是否为重复数据包之前，还需要将发送者ID与节点本身的ID是否一至进行判断，若不具有一致性，则对数据包是否为重复进行判断，否则直接不做任何处理。采用这种方案对中间节点在接收到数据包后，需要将其与相邻的所有节点进行转发，防止其发送至发送节点，而发送节点对其进行了存储转发，进而引起的数据转发循环，对链路中各节点有可能出现的重复发送、接收均进行有效的去重，以保证链路传输的稳定性。

以上方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的栅格网络及应用该栅格网络的数据转发式可靠传输方法应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims

1.一种栅格网络，其特征在于，包括：

其中，各数据转发节点均具有能唯一标识该节点的ID号码；

各数据节点均被配置为具有数据历史信息存储功能。

2.一种应用如权利要求1所述的栅格网络进行数据传输的方法，其特征在于，各数据转发节点在做为发送节点向与其相连的所有邻近节点发送数据时，其数据包的格式均被配置为包括：包头+接受者ID+载荷，所述包头被配置为包括发送者ID+发送者的包序号；

3.如权利要求2所述应用该栅格网络的数据转发式可靠传输方法，其特征在于，各数据转发节点在做为发送节点进行数据包输出时，需要在每发送一个数据包时将其包序号加1；

4.如权利要求3所述应用该栅格网络的数据转发式可靠传输方法，其特征在于，各中间节点在收到重复数据包时，读取自己存储该数据包的历史接收时间，以与当前接收时间进行比较，若其差值大于预定值，则判断该数据包传输超时；

5.如权利要求3所述应用该栅格网络的数据转发式可靠传输方法，其特征在于，各数据节点在读取包头信息，在判断其是否为重复数据包之前，还需要将发送者ID与节点本身的ID是否一至进行判断，若不具有一致性，则对数据包是否为重复进行判断，否则直接不做任何处理。