CN111371691B - 多信道绑定条件下的组播帧传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多信道绑定条件下的组播帧传输方法，主要解决现有方法效率较低、信道资源浪费严重、对组播组中从属节点的信道接入限制较多的问题。其实现方案是：1)中心节点进行组播帧封装并在帧头中写入帧序号；2)中心节点确定组播帧的发送信道集合；3)中心节点将组播帧复制多份，在发送信道集合中包含的所有信道上发送组播帧；4)从属节点接收组播帧并根据帧序号进行重复帧过滤。本发明能实现组播帧的高效传输，减少信道资源的浪费，且对组播组中从属节点的信道接入没有任何限制，可用于采用星型拓扑的接入网。

Description

多信道绑定条件下的组播帧传输方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及一种组播帧传输方法，可用于采用星型拓扑的接入网。

背景技术

在基于共享媒质的接入网中，常采用由一个中心节点和若干从属节点组成的星型逻辑拓扑结构。在这种网络结构中，中心节点和从属节点之间可以直接进行数据通信，各从属节点之间的通信则需要通过中心节点进行转发。通常情况下，网络中各从属节点的带宽需求不同，因此在中心节点和各从属节点之间设置多个窄带宽信道，每个从属节点根据各自带宽需求选择若干个窄带信道进行接入。中心节点和从属节点可以同时在该从属节点接入的所有信道上进行数据传输，因此从属节点的真正可用带宽为其接入的所有信道的带宽总和，该技术称为多信道绑定技术。通过多信道绑定技术，可以在同一网络中实现不同带宽的从属节点的共存。

中心节点在多信道绑定条件下向从属节点发送组播帧时，有若干个从属节点需要接收该组播帧，而每个从属节点接入的信道和信道数可能都不尽相同，中心节点需要决策在哪些信道上发送该组播帧。一种最简单的方法是在该组播帧的每个接收节点的至少一个接入信道上都发送一份该组播帧，这种方法的问题是可能产生不必要的组播帧传输，对信道资源浪费比较严重。因此需要设计一种多信道绑定条件下的组播帧传输方法，在保证组播帧的所有接收节点都能收到该组播帧的前提下，选择尽可能少的信道对组播帧进行复制传输，减少信道资源的浪费。

鼎点视讯科技有限公司在其申请的专利文献“组播流量分配方法和系统”(申请号CN2016111638316申请公布号CN108234357A)中公开了一种组播流量的信道确定方法。该方法首先配置若干个组播信道绑定组，每个组播信道绑定组由若干个信道组成，且组播组与组播信道绑定组建立固定的一一映射关系，组播组的所有流量只能在对应的组播信道绑定组上进行传输。该方法确保了一个组播组的流量只在固定的信道集合上发送，不需要在该信道集合之外的信道上进行复制发送，可减少信道资源的浪费。但是，由于该方法要求在从属节点加入某个组播组时，若其所接入的信道集合与组播组对应的组播信道绑定组没有交集，则中心节点将通知该从属节点转移到指定信道上，因而对从属节点的信道接入构成了很大的限制，且实现过于复杂。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种多信道绑定条件下的组播帧传输方法，以提高效率，减小信道资源浪费，避免对组播组中从属节点的信道接入的限制。

本发明技术思路是：通过中心节点对组播帧封装并在帧头中写入帧序号，确定组播帧的发送信道集合，并在发送信道集合中包含的所有信道上发送组播帧，实现对组播帧的复制传输；通过从属节点在接入信道上接收组播帧，并根据帧序号进行重复帧过滤，实现中心节点到从属节点的组播帧传输。

根据上述思路，本发明的技术方案是这样实现的：

一种多信道绑定条件下的组播帧传输方法，是在由一个中心节点和多个从属节点组成的星型接入网络中进行，其特征在于，包括如下：

(1)中心节点进行组播帧封装并在帧头中写入帧序号；

(2)中心节点确定组播帧的发送信道集合：

(2a)用组播帧的所有接收节点组成节点集合N；

(2b)获取节点集合N中各个节点的接入信道；

(2c)构造一个空集合，作为已选信道集合R；

(2d)遍历节点集合N，若第i个节点为单信道节点，则将第i个节点从节点集合N中移除，并判断第i个节点的接入信道是否属于已选信道集合R，若不属于，则将第i个节点的接入信道加入已选信道集合R；

(2e)判断节点集合N是否为空，若是，则执行(3)；否则，执行(2f)；

(2f)遍历节点集合N，若第j个节点的某个接入信道属于已选信道集合R，则将第j个节点从节点集合N中移除；

(2g)判断节点集合N是否为空，若是，则执行(3)；否则，执行(2h)；

(2h)对节点集合N中所有节点的接入信道集合取并集，作为可选信道集合S；

(2i)遍历可选信道集合S，统计每个信道接入节点集合N中的节点数，用接入节点集合N中的节点数最多的信道构成优选信道集合M；

(2j)判断优选信道集合M中是否只有一个信道：

若是，则将该信道加入已选信道集合R，返回(2f)；

否则，通过所选策略在优选信道集合M中选择一个信道加入已选信道集合R，返回(2f)；

(3)中心节点将组播帧复制多份，在已选信道集合R中包含的所有信道上发送组播帧；

(4)从属节点接收组播帧并根据帧序号进行重复帧过滤：

(4a)从属节点在各自的接入信道上接收组播帧；

(4b)从属节点根据组播帧的目的IP地址，判断组播帧是否属于自己所在的组播组，若是，则保留该组播帧，执行(4c)；否则，丢弃该组播帧；

(4c)从属节点查看组播帧帧头中的帧序号字段，对一个帧序号只保留第一个收到的帧，其余的丢弃。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

第一，由于本发明在确定组播帧的发送信道集合时选择尽可能少的信道，可以高效实现组播帧的传输，减少了信道资源的浪费。

第二，由于本发明根据组播帧的接收节点确定每个组播帧的发送信道集合，而不是在固定的信道绑定组上传输组播组的流量，因而对组播组中从属节点的信道接入没有任何限制。

附图说明

图1为本发明的实现流程图；

图2为本发明中使用的网络拓扑图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

本实施例是在星型接入网络上进行。

参照图2，本实施例中使用的星型接入网络由1个中心节点和8个从属节点组成，中心节点和从属节点之间有8个信道，各从属节点的信道接入情况为：第一从属节点A接入第一个信道1；第二从属节点B接入第三个信道3；第三从属节点C同时接入第一个信道1、第二个信道2、第三个信道3；第四从属节点D同时接入第五个信道5、第六个信道6、第七个信道7、第八个信道8；第五从属节点E同时接入第三个信道3、第七个信道7；第六从属节点F同时接入第四个信道4、第六个信道6、第八个信道8；第七从属节点G同时接入第六个信道6、第八个信道8；第八从属节点H同时接入第六个信道6、第八个信道8。

参照图1，本实施例的实现步骤如下：

步骤1，中心节点进行组播帧封装并在帧头中写入帧序号。

中心节点在组播帧前加上帧头，帧头中包含一个帧序号字段；

中心节点将组播帧对应的帧序号写入帧序号字段，帧序号从起始序号0开始，在每个组播帧中逐一递增，直到达到帧序号字段所能表示的最大值，再回到起始序号0，不断循环。

步骤2，中心节点确定组播帧的发送信道集合。

(2.1)用组播帧的所有接收节点组成节点集合N。

本实施例中，组播帧的接收节点为第一从属节点A、第二从属节点B、第三从属节点C、第四从属节点D、第五从属节点E、第六从属节点F、第七从属节点G，这些从属节点构成节点集合：N＝{A，B，C，D，E，F，G}。

(2.2)获取节点集合N中各个从属节点的接入信道。

本实施例中，第一从属节点A接入第一个信道1；第二从属节点B接入第三个信道3；第三从属节点C同时接入第一个信道1、第二个信道2、第三个信道3；第四从属节点D同时接入第五个信道5、第六个信道6、第七个信道7、第八个信道8；第五从属节点E同时接入第三个信道3、第七个信道7；第六从属节点F同时接入第四个信道4、第六个信道6、第八个信道8；第七从属节点G同时接入第六个信道6、第八个信道8。

(2.3)构造一个空集合，作为已选信道集合R。

(2.4)遍历节点集合N，若第i个节点为单信道节点，则将第i个节点从节点集合N中移除，并判断第i个节点的接入信道是否属于已选信道集合R，若不属于，则将第i个节点的接入信道加入已选信道集合R。

本实施例中，第一从属节点A为单信道节点，将其从节点集合N中移除，第一从属节点A的接入信道为第一个信道1，不属于已选信道集合R，将第一个信道1加入已选信道集合R；第二从属节点B为单信道节点，将其从节点集合N中移除，第二从属节点B的接入信道为第三个信道3，不属于已选信道集合R，将第三个信道3加入已选信道集合R。此时，节点集合N＝{C，D，E，F，G}，已选信道集合R＝{信道1，信道3}。

(2.5)判断节点集合N是否为空，若是，则执行(3)；否则，执行(2.6)。

本实施例中，节点集合N＝{C，D，E，F，G}，不为空，执行(2.6)。

(2.6)遍历节点集合N，若第j个节点的某个接入信道属于已选信道集合R，则将第j个节点从节点集合N中移除。

本实施例中，第三从属节点C接入的第一个信道1和第三个信道3属于已选信道集合R，将其从节点集合N中移除；第五从属节点E接入的第三个信道3属于已选信道集合R，将其从节点集合N中移除。此时，节点集合N＝{D，F，G}。

(2.7)判断节点集合N是否为空，若是，则执行(3)；否则，执行(2.8)。

本实施例中，节点集合N＝{D，F，G}，不为空，执行(2.8)。

(2.8)对节点集合N中所有节点的接入信道集合取并集，作为可选信道集合S。

本实施例中，节点集合N＝{D，F，G}，第四从属节点D的接入信道集合为：SD＝{信道5，信道6，信道7，信道8}；第六从属节点F的接入信道集合为：SF＝{信道4，信道6，信道8}；第七从属节点G的接入信道集合为：SG＝{信道6，信道8}。对集合SD，SF，SG取并集，得到可选信道集合：S＝{信道4，信道5，信道6，信道7，信道8}。

(2.9)遍历可选信道集合S，统计每个信道接入节点集合N中的节点数，用接入节点集合N中的节点数最多的信道构成优选信道集合M。

本实施例中，可选信道集合S＝{信道4，信道5，信道6，信道7，信道8}，节点集合N＝{D，F，G}，第四个信道4接入节点集合N中的节点数为1，第五个信道5接入节点集合N中的节点数为1，第六个信道6接入节点集合N中的节点数为3，第七个信道7接入节点集合N中的节点数为1，第八个信道8接入节点集合N中的节点数为3。第六个信道6和第八个信道8接入节点集合N中的节点数最多，构成优选信道集合：M＝{信道6，信道8}。

(2.10)判断优选信道集合M中是否只有一个信道：若是，则将该信道加入已选信道集合R，返回(2.6)；否则，通过选择编号最小的信道策略、选择编号最大的信道策略、选择接入从属节点最少的信道策略中的任意一种策略在优选信道集合M中选择一个信道加入已选信道集合R，返回(2.6)。

本实施例中，优选信道集合M＝{信道6，信道8}。优选信道集合M中有多个信道，选择编号最小的信道，即第六个信道6，加入已选信道集合R。此时，已选信道集合R＝{信道1，信道3，信道6}。返回(2.6)。

步骤3，中心节点将组播帧复制多份，在已选信道集合R中包含的所有信道上发送组播帧。

本实施例中，已选信道集合R＝{信道1，信道3，信道6}，因此中心节点在第一个信道1、第三个信道3、第六个信道6上发送组播帧。

步骤4，从属节点接收组播帧并根据帧序号进行重复帧过滤。

(4.1)从属节点在各自的接入信道上接收组播帧。

本实施例中，第一从属节点A在第一个信道1上接收组播帧，第二从属节点B在第三个信道3上接收组播帧，第三从属节点C同时在第一个信道1和第三个信道3上接收组播帧，第四从属节点D在第六个信道6上接收组播帧，第五从属节点E在第三个信道3上接收组播帧，第六从属节点F在第六个信道6上接收组播帧，第七从属节点G在第六个信道6上接收组播帧，第八从属节点H在第六个信道6上接收组播帧。

(4.2)从属节点根据组播帧的目的IP地址，判断组播帧是否属于自己所在的组播组，若是，则保留该组播帧，执行(4.3)；否则，丢弃该组播帧。

本实施例中，第一从属节点A、第二从属节点B、第三从属节点C、第四从属节点D、第五从属节点E、第六从属节点F、第七从属节点G保留接收到的组播帧，执行(4.3)；第八从属节点H丢弃接收到的组播帧。

(4.3)从属节点查看组播帧帧头中的帧序号字段，对一个帧序号只保留第一个收到的帧，其余的丢弃。

本实施例中，第三从属节点C将收到两个序号相同的组播帧，分别来自第一个信道1和第三个信道3，只保留先收到的一个，另一个丢弃；其余从属节点不会收到序号重复的组播帧。

以上是本发明的一个具体实例，并不构成对本发明的任何限制，凡是在本发明的思想和精神下进行的修改和变化，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种多信道绑定条件下的组播帧传输方法，是在由一个中心节点和多个从属节点组成的星型接入网络中进行，其特征在于，包括如下：

(1)中心节点进行组播帧封装并在帧头中写入帧序号；

(2)中心节点确定组播帧的发送信道集合：

(2a)用组播帧的所有接收节点组成节点集合N；

(2b)获取节点集合N中各个节点的接入信道；

(2c)构造一个空集合，作为已选信道集合R；

(2d)遍历节点集合N，若第i个节点为单信道节点，则将第i个节点从节点集合N中移除，并判断第i个节点的接入信道是否属于已选信道集合R，若不属于，则将第i个节点的接入信道加入已选信道集合R；

(2e)判断节点集合N是否为空，若是，则执行(3)；否则，执行(2f)；

(2f)遍历节点集合N，若第j个节点的某个接入信道属于已选信道集合R，则将第j个节点从节点集合N中移除；

(2g)判断节点集合N是否为空，若是，则执行(3)；否则，执行(2h)；

(2h)对节点集合N中所有节点的接入信道集合取并集，作为可选信道集合S；

(2i)遍历可选信道集合S，统计每个信道接入节点集合N中的节点数，用接入节点集合N中的节点数最多的信道构成优选信道集合M；

(2j)判断优选信道集合M中是否只有一个信道：

若是，则将该信道加入已选信道集合R，返回(2f)；

否则，通过所选策略在优选信道集合M中选择一个信道加入已选信道集合R，返回(2f)；所述所选策略，包括选择编号最小的信道策略、选择编号最大的信道策略、选择接入从属节点最少的信道策略中的任意一种策略；

(3)中心节点将组播帧复制多份，在已选信道集合R中包含的所有信道上发送组播帧；

(4)从属节点接收组播帧并根据帧序号进行重复帧过滤：

(4a)从属节点在各自的接入信道上接收组播帧；

(4b)从属节点根据组播帧的目的IP地址，判断组播帧是否属于自己所在的组播组，若是，则保留该组播帧，执行(4c)；否则，丢弃该组播帧；

(4c)从属节点查看组播帧帧头中的帧序号字段，对一个帧序号只保留第一个收到的帧，其余的丢弃。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(1)中所述的帧序号，是从起始序号0开始，在每个组播帧中逐一递增，直到达到帧序号字段所能表示的最大值，再回到起始序号0，不断循环。

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