CN113784413A - 拦阻中继传输协议中的控制帧传输方法及系统 - Google Patents

拦阻中继传输协议中的控制帧传输方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种拦阻中继传输协议中的控制帧传输方法及系统，括：源节点rS向目的节点rD发送多个单播消息时，源节点rS在RTS逻辑信息上广播包含预定传输路径和转发跳数计数器的RTS控制帧；网络中的路径节点rX接收到RTS控制帧后，转发RTS控制帧；目的节点rD收到RTS控制帧后，产生拦阻中继探测包BEX；中间节点在收到拦阻中继探测包BEX数据包之后，满足一定条件转发BEX，将自身节点状态标记为R；若源节点rS没有接收到拦阻中继探测包BEX，则启动冲突调度策略，随机退避一段时间后重新发送RTS控制帧申请。本发明能够解决阻拦中继网络中的泛洪问题，提高时隙分配效率，降低网控信息开销，提升用户实际速率。

Description

拦阻中继传输协议中的控制帧传输方法及系统
技术领域
本发明涉及自组网电台技术领域，具体地，涉及一种拦阻中继传输协议中的控制帧传输方法及系统。
背景技术
在无线自组网应用中，因为节点的频繁移动，路由的建立跟维护开销较大，因此对于路径节点数较小的自组网可以采用广播式的传输方式：本节点在收到源节点报文后继续转发直至报文到达目的节点。随着信息化作战中，智能信息终端数量的增加，以及对于通信速率要求的提高，广播泛洪式的转发方式已经不能满足实际使用需求。为此提出了拦阻中继的传输方式。
现有技术中的拦阻中继传输协议，在多跳通信中大量转发会造成的“泛洪”问题，存在网络时间效率低下，且网控信息开销较高，用户实际信息速率较低，未能在时隙和传输速率有限的条件下设计完善的控制帧结构。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种拦阻中继传输协议中的控制帧传输方法及系统。
根据本发明提供的一种拦阻中继传输协议中的控制帧传输方法及系统，所述方案如下：
第一方面，提供了一种拦阻中继传输协议中的控制帧传输方法，所述方法包括：
步骤S1：在拦阻中继传输协议中，源节点rS向目的节点rD发送多个单播消息时，源节点rS在RTS逻辑信息上广播包含预定传输路径和转发跳数计数器的RTS控制帧；
步骤S2：网络中的路径节点rX接收到RTS控制帧后，转发RTS控制帧；
步骤S3：目的节点rD收到源节点rS发送的RTS控制帧后，产生与RTS控制帧对应的拦阻中继探测包BEX；
步骤S4：中间节点在收到拦阻中继探测包BEX数据包之后，满足一定条件则转发拦阻中继探测包BEX，将自身节点状态标记为R；
不满足条件则不转发拦阻中继探测包BEX消息，并且将自身状态标记为阻塞节点B；
步骤S5：若源节点rS在给定预设的时间范围内没有接收到拦阻中继探测包BEX，则启动冲突调度策略，随机退避一段时间后重新发送RTS控制帧申请；且业务数据能够根据CTS控制帧中指示的传输时间段进行发送；
步骤S6：源节点rS收到RTS控制帧的路径节点rX根据最大跳数和跳数计数器进行转发。
优选的，所述步骤S2包括：网络中的路径节点rX接收到RTS控制帧后，通过所述转发跳数计数器确定该节点与源节点之间的跳数，并转发RTS控制帧。
优选的，所述步骤S3中拦阻中继探测包BEX包括：转发跳数计数器、源节点rS与目的节点rD之间的跳数，以及数据传输的开始时间和结束时间。
优选的，所述步骤S4中的中间节点转发拦阻中继探测包BEX满足的条件包括：
a)：中间节点在传输开始时间和结束时间内为空闲，即状态标记为U；
b)：满足该式：dX→S+dD→X≤dS→D+N；
其中，dX→S表示中间节点到源节点的跳数；
dD→X表示中间节点到目的节点的跳数；
dS→D表示源节点rS和目的节点rD的最短跳数；
X表示中间节点；
S表示源节点；
D表示目的节点；
N表示设置参数，控制路径节点数量。
优选的，所述步骤S6具体包括：
如果源节点rS在一定时长内没有收到来自目的节点的CTS控制帧，则认为在路径节点移动过程中，网络拓扑发生变化，导致路径失效，源节点rS重新发送不带有路径信息的RTS控制帧，收到RTS控制帧的路径节点rX根据最大跳数和跳数计数器进行转发。
第二方面，提供了一种拦阻中继传输协议中的控制帧传输系统，所述系统包括：
模块M1：在拦阻中继传输协议中，源节点rS向目的节点rD发送多个单播消息时，源节点rS在RTS逻辑信息上广播包含预定传输路径和转发跳数计数器的RTS控制帧；
模块M2：网络中的路径节点rX接收到RTS控制帧后，转发RTS控制帧；
模块M3：目的节点rD收到源节点rS发送的RTS控制帧后，产生与RTS控制帧对应的拦阻中继探测包BEX；
模块M4：中间节点在收到拦阻中继探测包BEX数据包之后，满足一定条件则转发拦阻中继探测包BEX，将自身节点状态标记为R；
不满足条件则不转发拦阻中继探测包BEX消息，并且将自身状态标记为阻塞节点B；
模块M5：若源节点rS在给定预设的时间范围内没有接收到拦阻中继探测包BEX，则启动冲突调度策略，随机退避一段时间后重新发送RTS控制帧申请；且业务数据能够根据CTS控制帧中指示的传输时间段进行发送；
模块M6：源节点rS收到RTS控制帧的路径节点rX根据最大跳数和跳数计数器进行转发。
优选的，所述模块M2包括：网络中的路径节点rX接收到RTS控制帧后，通过所述转发跳数计数器确定该节点与源节点之间的跳数，并转发RTS控制帧。
优选的，所述模块M3中拦阻中继探测包BEX包括：转发跳数计数器、源节点rS与目的节点rD之间的跳数，以及数据传输的开始时间和结束时间。
优选的，所述模块M4中的中间节点转发拦阻中继探测包BEX满足的条件包括：
a)：中间节点在传输开始时间和结束时间内为空闲，即状态标记为U；
b)：满足该式：dX→S+dD→X≤dS→D+N；
其中，dX→S表示中间节点到源节点的跳数；
dD→X表示中间节点到目的节点的跳数；
dS→D表示源节点rS和目的节点rD的最短跳数；
X表示中间节点；
S表示源节点；
D表示目的节点；
N表示设置参数，控制路径节点数量。
优选的，所述模块M6具体包括：
如果源节点rS在一定时长内没有收到来自目的节点的CTS控制帧，则认为在路径节点移动过程中，网络拓扑发生变化，导致路径失效，源节点rS重新发送不带有路径信息的RTS控制帧，收到RTS控制帧的路径节点rX根据最大跳数和跳数计数器进行转发。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过限制转发节点的数量，解决了现有技术中存在的阻拦中继网络中的泛洪问题；
2、本发明通过限制转发节点的数量，提高了时隙分配效率；
3、本发明中目的地节点对于转发路径进行记录，在目的节点成为源节点时：在控制帧中加入目标节点信息，只有目标节点才会做出回应，并转发报文，优化了网络的时间效率，降低了网控信息开销，提升了用户实际信息速率。
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为控制帧发送流程示意图；
图2为控制帧接收流程示意图；
图3为拦阻中继网络示意图；
图4为CTS控制帧结构。
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。
本发明实施例提供了一种拦阻中继传输协议中的控制帧传输方法，参照图1和图2所示，该方法具体如下：
在拦阻中继传输协议中，源节点rS向目的节点rD发送多个单播消息时，源节点rS在RTS逻辑信息上广播包含预定传输路径和转发跳数计数器的RTS控制帧。其中，拦阻中继网络如图3所示，图中B表示阻塞节点；U表示不可达节点；R表示中继节点；--表示CBR范围；D表示目的节点；S表示源节点。
网络中的路径节点rX接收到RTS控制帧后，转发RTS控制帧；网络中的路径节点rX接收到RTS控制帧后，通过转发跳数计数器确定该节点与源节点之间的跳数，并转发RTS控制帧。
目的节点rD收到源节点rS发送的RTS控制帧后，产生与RTS控制帧对应的拦阻中继探测包BEX，其中，拦阻中继探测包BEX包包含转发跳数计数器、源节点rS与目的节点rD之间的跳数，以及数据传输的开始时间和结束时间。
中间节点在收到拦阻中继探测包BEX数据包之后，满足以下两条件则转发拦阻中继探测包BEX，将自身节点状态标记为R：a)：中间节点在传输开始时间和结束时间内为空闲，即状态标记为U；b)：满足该式：dX→S+dD→X≤dS→D+N；
其中，dX→S表示中间节点到源节点的跳数(距离)；dD→X表示中间节点到目的节点的跳数(距离)；dS→D表示源节点rS和目的节点rD的最短跳数；X表示中间节点；S表示源节点；D表示目的节点；N表示设置参数，控制路径节点数量。
当中间节点不同时满足上述两个条件时，不转发拦阻中继探测包BEX消息，并且将自身状态标记为阻塞节点B。
如果源节点rS在给定预设的时间范围内没有接收到拦阻中继探测包BEX，然后启动冲突调度策略，随机退避一段时间后重新发送RTS控制帧申请。
如果源节点rS在给定预设的时间范围内没有接收到阻中继探测包BEX，业务数据可以根据CTS控制帧中指示的传输时间段进行发送。
如果源节点rS在一定时长内没有收到来自目的节点的CTS控制帧，则认为在路径节点移动过程中，网络拓扑发生变化，导致路径失效，源节点rS重新发送不带有路径信息的RTS控制帧，收到RTS控制帧的路径节点rX根据最大跳数和跳数计数器进行转发。本实施例中RTS/CTS机制的工作原理是，发送网站在向接收网站发送数据包之前，即在DIFS之后不是马上发送数据，而是代之以发送一个请求发送RTS(Ready To Send)控制帧，以申请对介质的占用，当接收网站收到RTS信号后，马上在一个短帧隙SIFS之后回应一个准许发送CTS(Clear To send)控制帧。DIFS全称(Distributed Inter-frame Spacing,DIFS)分布式帧间间隙。
本发明还提供了一种拦阻中继传输协议中的控制帧传输系统，该系统具体包括：
模块M1：在拦阻中继传输协议中，源节点rS向目的节点rD发送多个单播消息时，源节点rS在RTS逻辑信息上广播包含预定传输路径和转发跳数计数器的RTS控制帧；
模块M2：网络中的路径节点rX接收到RTS控制帧后，转发RTS控制帧；
模块M3：目的节点rD收到源节点rS发送的RTS控制帧后，产生与RTS控制帧对应的拦阻中继探测包BEX；
模块M4：中间节点在收到拦阻中继探测包BEX数据包之后，满足一定条件则转发拦阻中继探测包BEX，将自身节点状态标记为R；
不满足条件则不转发拦阻中继探测包BEX消息，并且将自身状态标记为阻塞节点B；
模块M5：若源节点rS在给定预设的时间范围内没有接收到拦阻中继探测包BEX，则启动冲突调度策略，随机退避一段时间后重新发送RTS控制帧申请；且业务数据能够根据CTS控制帧中指示的传输时间段进行发送；
模块M6：如果源节点rS在一定时长内没有收到来自目的节点的CTS控制帧，则认为在路径节点移动过程中，网络拓扑发生变化，导致路径失效，源节点rS重新发送不带有路径信息的RTS控制帧，收到RTS控制帧的路径节点rX根据最大跳数和跳数计数器进行转发。
在模块M2中，网络中的路径节点rX接收到RTS控制帧后，通过所述转发跳数计数器确定该节点与源节点之间的跳数，并转发RTS控制帧。
在模块M3中，拦阻中继探测包BEX包括：转发跳数计数器、源节点rS与目的节点rD之间的跳数，以及数据传输的开始时间和结束时间。
模块M4中的中间节点转发拦阻中继探测包BEX满足的条件包括：
a)：中间节点在传输开始时间和结束时间内为空闲，即状态标记为U；
b)：满足该式：dX→S+dD→X≤dS→D+N；
其中，dX→S表示中间节点到源节点的跳数(距离)；dD→X表示中间节点到目的节点的跳数(距离)；dS→D表示源节点rS和目的节点rD的最短跳数；X表示中间节点；S表示源节点；D表示目的节点；N表示设置参数，控制路径节点数量。
具体地，本发明中的CTS控制帧结构如图4所示，其中，FrameType，占2个字节，unsigned char型，表示帧的类型，RTS帧和CTS帧都是控制帧类型，除了控制帧类型，还有数据帧类型；
FlowType，占2个字节，unsignedchar型，表示业务流类型；
SourceID，占4个字节，unsignedint型，表示源节点节点序号；
DestID，占4个字节，unsignedint型，表示目的节点序号；
PathID，占4个字节，unsignedint型，表示下一跳路径节点序号；
Maxhop，占4个字节，unsignedint型，表示网络中数据帧传播的最大跳数；
Hopcount_src，占4个字节，unsignedint型，表示距离源节点的跳数；
Hopcount_dest，占4个字节，unsignedint型，表示距离目的节点的跳数；
short_dis，占4个字节，unsignedint型，表示源-目的节点间的最短距离；
Port，占2个字节，shortint型，表示业务流的端口号。
本发明实施例提供了一种拦阻中继传输协议中的控制帧传输方法及系统，解决了现有技术中存在的阻拦中继网络中的泛洪问题，提高了时隙分配效率，且降低了网控信息开销，提升了用户实际速率。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
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 (10)

1.一种拦阻中继传输协议中的控制帧传输方法，其特征在于，包括：
步骤S1：在拦阻中继传输协议中，源节点rS向目的节点rD发送多个单播消息时，源节点rS在RTS逻辑信息上广播包含预定传输路径和转发跳数计数器的RTS控制帧；
步骤S2：网络中的路径节点rX接收到RTS控制帧后，转发RTS控制帧；
步骤S3：目的节点rD收到源节点rS发送的RTS控制帧后，产生与RTS控制帧对应的拦阻中继探测包BEX；
步骤S4：中间节点在收到拦阻中继探测包BEX数据包之后，满足一定条件则转发拦阻中继探测包BEX，将自身节点状态标记为R；
不满足条件则不转发拦阻中继探测包BEX消息，并且将自身状态标记为阻塞节点B；
步骤S5：若源节点rS在给定预设的时间范围内没有接收到拦阻中继探测包BEX，则启动冲突调度策略，随机退避一段时间后重新发送RTS控制帧申请；且业务数据能够根据CTS控制帧中指示的传输时间段进行发送；
步骤S6：源节点rS收到RTS控制帧的路径节点rX根据最大跳数和跳数计数器进行转发。
2.根据权利要求1所述的拦阻中继传输协议中的控制帧传输方法，其特征在于，所述步骤S2包括：网络中的路径节点rX接收到RTS控制帧后，通过所述转发跳数计数器确定该节点与源节点之间的跳数，并转发RTS控制帧。
3.根据权利要求1所述的拦阻中继传输协议中的控制帧传输方法，其特征在于，所述步骤S3中拦阻中继探测包BEX包括：转发跳数计数器、源节点rS与目的节点rD之间的跳数，以及数据传输的开始时间和结束时间。
4.根据权利要求1所述的拦阻中继传输协议中的控制帧传输方法，其特征在于，所述步骤S4中的中间节点转发拦阻中继探测包BEX满足的条件包括：
a)：中间节点在传输开始时间和结束时间内为空闲，即状态标记为U；
b)：满足该式：dX→S+dD→X≤dS→D+N；
其中，dX→S表示中间节点到源节点的跳数；
dD→X表示中间节点到目的节点的跳数；
dS→D表示源节点rS和目的节点rD的最短跳数；
X表示中间节点；
S表示源节点；
D表示目的节点；
N表示设置参数，控制路径节点数量。
5.根据权利要求1所述的拦阻中继传输协议中的控制帧传输方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括：
如果源节点rS在一定时长内没有收到来自目的节点的CTS控制帧，则认为在路径节点移动过程中，网络拓扑发生变化，导致路径失效，源节点rS重新发送不带有路径信息的RTS控制帧，收到RTS控制帧的路径节点rX根据最大跳数和跳数计数器进行转发。
6.一种拦阻中继传输协议中的控制帧传输系统，其特征在于，包括：
模块M1：在拦阻中继传输协议中，源节点rS向目的节点rD发送多个单播消息时，源节点rS在RTS逻辑信息上广播包含预定传输路径和转发跳数计数器的RTS控制帧；
模块M2：网络中的路径节点rX接收到RTS控制帧后，转发RTS控制帧；
模块M3：目的节点rD收到源节点rS发送的RTS控制帧后，产生与RTS控制帧对应的拦阻中继探测包BEX；
模块M4：中间节点在收到拦阻中继探测包BEX数据包之后，满足一定条件则转发拦阻中继探测包BEX，将自身节点状态标记为R；
不满足条件则不转发拦阻中继探测包BEX消息，并且将自身状态标记为阻塞节点B；
模块M5：若源节点rS在给定预设的时间范围内没有接收到拦阻中继探测包BEX，则启动冲突调度策略，随机退避一段时间后重新发送RTS控制帧申请；且业务数据能够根据CTS控制帧中指示的传输时间段进行发送；
模块M6：源节点rS收到RTS控制帧的路径节点rX根据最大跳数和跳数计数器进行转发。
7.根据权利要求6所述的拦阻中继传输协议中的控制帧传输系统，其特征在于，所述模块M2包括：网络中的路径节点rX接收到RTS控制帧后，通过所述转发跳数计数器确定该节点与源节点之间的跳数，并转发RTS控制帧。
8.根据权利要求6所述的拦阻中继传输协议中的控制帧传输系统，其特征在于，所述模块M3中拦阻中继探测包BEX包括：转发跳数计数器、源节点rS与目的节点rD之间的跳数，以及数据传输的开始时间和结束时间。
9.根据权利要求6所述的拦阻中继传输协议中的控制帧传输系统，其特征在于，所述模块M4中的中间节点转发拦阻中继探测包BEX满足的条件包括：
a)：中间节点在传输开始时间和结束时间内为空闲，即状态标记为U；
b)：满足该式：dX→S+dD→X≤dS→D+N；
其中，dX→S表示中间节点到源节点的跳数；
dD→X表示中间节点到目的节点的跳数；
dS→D表示源节点rS和目的节点rD的最短跳数；
X表示中间节点；
S表示源节点；
D表示目的节点；
N表示设置参数，控制路径节点数量。
10.根据权利要求6所述的拦阻中继传输协议中的控制帧传输系统，其特征在于，所述模块M6具体包括：
如果源节点rS在一定时长内没有收到来自目的节点的CTS控制帧，则认为在路径节点移动过程中，网络拓扑发生变化，导致路径失效，源节点rS重新发送不带有路径信息的RTS控制帧，收到RTS控制帧的路径节点rX根据最大跳数和跳数计数器进行转发。
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