CN116321349A - 一种用于无线自组网的单播数据传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于无线自组网的单播数据传输方法，该方法包括:源节点路由链路表检测更新以及转发和目标节点的路由链路表检测更新；源节点采用AODV方式周期性广播路由链路信息来维护路由，转发及目的节点更新自身存储的路由链路表；源节点接收单播IP数据包并组装成UCP存储到对应的发送FIFO，并根据优先级及传输权重进行传输；转发及目标节点解析并判断进行单播数据包接收或转发；该方法解决了现有无线自组网中数据传输方法的路由链路创建及更新速率慢，可靠性低的问题，其提升数据传输的可靠性和实时性。
Description
技术领域
本发明涉及无线自组网通信领域，特别是涉及一种用于无线自组网的单播数据传输方法。
背景技术
无线自组网的单播数据传输往往需要搭载在多个无线链路上才能从源到达目的，如图1所示，源节点1借助节点2的无线链路桥梁把单播数据转发到目的节点4上，同时随着路由链路的变化，源节点1到目的节点4的单播传输路径也发生变化，如图1中从路由链路1变迁到路由链路2上，需要源节点1能快速地将路由链路创建或更新信息并及时地通知给节点2、3和4，让它们快速地更新链路状态以确保对数据收发进行调整，从而保证单播数据传输的实时性和稳定性。但目前现有的无线自组网没有明确地标准来表明如何进行单播数据传输。虽然现有4g/5g的RRC,RLC和MAC给出了一整套无线链路单播点对点数据传输方案，但该方案无法适配无线自组网，例如RRC中RB链路的建立和更新是需要通过多次握手机制来完成，但当无线自组网单播数据需要多跳链路的时候则需要花费大量时间开销来完成每跳链路的建立和更新；其次RRC每个RB链路是针对业务的，当无线自组网同一传输对上存在多种单播数据业务的时候，其链路建立开销将会按照业务个数呈线性增长；因此将现有的链路传输方案建立机制应用于无线自组网的单播数据传输会大大降低数据传输的实时性和可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于无线自组网的单播数据传输方法，可解决现有无线自组网中数据传输方法的路由链路创建及更新速率慢，可靠性低的问题，从而克服现有技术的不足。
为解决上述技术问题，本发明公开有一种用于无线自组网的单播数据传输方法，其包括如下步骤：
S1.首先确定无线自组网中源节点、转发及目标节点；
S2.当接收到应用层的IP数据或进行轮询时，源节点分析对应目的节点的路由链路表及传输路径，并根据工作时间及传输路径变化对源节点中路由链路表及对应传输路径进行检测更新；同时转发及目标节点根据工作时间对自身路由链路表进行检测更新；
S3.源节点采用AODV方式周期性向转发及目的节点广播路由链路信息，转发及目的节点接收到源节点广播的路由链路信息后更新自身存储的路由链路表；
S4.源节点接收单播IP数据包，并根据数据包中对应的目的节点地址检索相应的路由链路表，将单播IP数据包组装成无线自组网单播数据包并按照优先级和目的节点发置对应的发送FIFO中，根据发送FIFO优先级及传输权重进行传输；
S5.转发及目标节点接收到传输块后解析出发送地址和接收地址，并判断当前节点地址是否为接收地址，若为接收地址，且当前节点为目标节点，则进行单播数据包接收；若为接收地址，且当前节点不为目标节点，则进行单播数据包转发。
作为本发明的进一步改进，所述S2步骤中源节点根据工作时间及传输路径变化对源节点中路由链路表及对应传输路径进行更新的具体步骤为：
S21.应用层的单播IP数据或轮询机制触发源节点路由链路表检测，其中若由接收单播IP数据触发检测，则更新路由链路表工作时间；
S22.判断相应目的节点的路由链路表是否存在，不存在进入到步骤S23，存在进入到步骤S24；
S23.查询源节点到目的节点的传输路径是否存在，若不存在，退出检测过程；若存在，则为相应的目的节点创建新的路由链路表，并进行初始化操作：将传输路径上的源节点、目的节点及转发节点赋值给传输路径集合；路由索引ID依照公式路由索引ID＝(目的节点路由ID++)％256进行更新；路由链路表的工作时间按照当前时间+预设工作时段进行更新；
S24.判断路由链路表的工作时间是否超时，若是，将对应路由链路表删除并退出；若否，进入到步骤S25；
S25.查询源节点到目的节点的传输路径是否存在，若不存在直接退出；若存在进入到步骤S26；
S26.判断传输路径是否发生变化，若无变化退出检测流程；若有变化则更新对应传输路径：将变化后传输路径中的源节点、转发节点以及目标节点赋值给新的传输路径集合；针对变化后传输路径按照公式路由索引ID＝(目的节点路由ID++)％256赋予新的路由索引ID。
作为本发明的进一步改进，所述S3步骤中源节点周期性向转发及目的节点广播路由链路信息的具体步骤为：
S31.源节点在广播路由链路信息之前会先遍历对应源节点中所有的路由链路表集合并按照预设格式将各项路由链路信息封装到路由链路表内容中，并将路由个数设置为路由链表集合个数；
S32.从所有的路由链路表中选择出最大传输跳数，并设置为最大发送生存时间TTL，然后源节点在定时周期内选择适合资源将路由链路表信息转发给邻居节点；
S33.当邻居节点接收到广播的路由链路表信息后，会判断发送生存时间TTL是否为0，若为0，则不转发该路由链路表信息；若大于0，则会将发送生存时间TTL递减一次，并选择合适资源继续转发对应路由链路表信息给邻居节点，若节点在定时周期没有接收到该路由链表信息会按照其内容更新自身的路由链路表；
S34.当有新的路由链路表且工作优先级改变，会将目的节点的发送FIFO从原工作优先级搬迁到当前工作优先级。
作为本发明的进一步改进，所述S31步骤中封装到路由链路表中封装的各项路由链路信息包括源节点ID、发送生存时间TTL、路由个数及若干项路由链表内容，其中每项路由链表内容包括内容长度、目的节点、路由ID、转发节点个数、若干转发节点及优先级。
作为本发明的进一种改进，所述S33步骤中当前节点按照路由链路表内容更新自身的路由链路表的具体方法为：
S331.用源节点、目的节点和路由索引ID作为路由链路表的唯一索引；
S332.遍历所有路由链路表内容，查询路由链路表的唯一索引是否在当前节点的路由链路表中存在，若存在则更新传输路径集合和更新工作优先级，若不存在则按照唯一索引做为路由链路表的主键，创建新的路由链路表，并对传输路径集合、路由索引ID以及工作优先级按照新路由链路表内容进行赋值，同时更新路由链路表工作时间。
作为本发明的进一种改进，所述S4步骤中源节点接收单播IP数据包，并按照优先级和目的节点发置对应的发送FIFO的具体步骤为：
S41.源节点接收单播IP数据包，根据数据包中对应的目的节点地址检索相应的路由链路表，若不存在则丢弃该数据，若存在进入步骤S42；
S42.将IP数据包组装成无线自组网的单播数据包UCP，并根据路由链路表中设置的工作优先级和目的节点，将单播数据包UCP发置到相应的发送FIFO中，并记录下放置时间和路由ID；
S43.周期轮询各个发送FIFO，若检测有超时的单播数据包UCP，则直接从发送FIFO中删除并丢弃；
S44.若有无线发送资源进入到链路数据传输中，根据发送FIFO的工作优先级及传输权重进行传输。
作为本发明的进一种改进，所述S44步骤中根据发送FIFO的工作优先级及传输权重进行传输的具体步骤为：
S441.首先传输高优先级的发送FIFO；当同一工作优先级存在多个不同目的节点的发送FIFO时，按照公式计算出每个发送FIFO的传输权重并选择出数值最大的发送FIFO作为适合发送的目的节点，其中UnSends为节点i使用无线资源发送的次数，TB为节点i中发送FIFO中存储数据的字节总数；
S442.通过路由链路表查找源节点到目的节点所对应下一跳节点及其对应的调制编码方式，并同时计算出相应的传输块大小；
S443.将发送FIFO的单播数据包UCP按照5GMAC信道映射格式依次按照传输块的预设封装格式进行复接；
S444.当发送FIFO中所有单播数据包UCP被复接后，若传输块中存在剩余字节数，则会遍历低优先级中具有相同下一跳节点的发送FIFO继续进行复接，直到传输块无法承载数据或没有满足条件的发送FIFO时停止复接，停止复接后若有剩余的传输块未复接数据则进行填充；
S445.若复接后发送FIFO中存在单播数据包UCP未完全发送，则下一次无线资源传输且选择相同下一跳节点传输时，将首先复接未发送的单播数据包UCP。
作为本发明的进一种改进，所述S5步骤中转发及目标节点接收到传输块后解析出发送地址和接收地址，并判断当前节点地址是否为接收地址的具体步骤为：
S51.当前节点接收到物理层传递上来的传输块，将首先解析发送和接收节点字段，若接收节点不为当前节点，进入到步骤S53；若接收节点为当前节点，进入到步骤S52；
S52.对传输块按照5G MAC信道映射方式进行解复接，得到单播数据包UCP并按照对应目的地址来进行单播数据包转发和接收处理；
S53.当接收节点和当前节点相邻，且当前支持相等或更高传输格式时，将会存储当前传输块到协助转发FIFO，否则丢弃；若当前节点有空口资源且没有数据发送时，会从协助转发FIFO中选取一个传输块进行传输；
S54.当前节点记录下已经接收的数据传输块，当有重复接收时，直接丢弃重复接收的数据传输块。
作为本发明的进一种改进，所述S52步骤中当前节点不为目标节点时，进行单播数据包转发，其具体步骤为：
读取对应单播数据包UCP中路由ID，并遍历当前节点中发送FIFO中所存储单播数据包UCP的路由ID，若满足公式(IDr+256-IDs)％256≥128，则将对应单播数据包UCP进行插入；若遍历完毕后没有满足，就将对应单播数据包UCP插入到发送FIFO队列尾部；
当前节点优先传输高优先级的发送FIFO；当同一优先级存在多个不同目的节点的发送FIFO时候，会通过公式max{8×(UnSendsi+1)×TBi}计算出每个FIFO的传输权重并选择出最大一个作为适合发送的目的节点，其中UnSends为节点i为使用无线资源发送的次数，TB为节点i中发送FIFO存储数据的字节总数；
通过路由链表表查找当前节点到目的节点对应下一跳节点及其对应的调制编码方式同时计算出相应的传输块大小；其中当转发节点为当前节点ID时停止遍历下一个转发节点即为下一跳接收节点；
将发送FIFO的单播数据包UCP按照5G MAC信道映射格式依次按照传输块的预设封装格式进行复接；当发送FIFO中所有单播数据包UCP被复接后，若传输块中存在剩余字节数，则会遍历低优先级中具有相同下一跳节点的发送FIFO继续进行复接，直到传输块无法承载数据或没有满足条件的发送FIFO时停止复接，停止复接后若有剩余的传输块未复接数据则进行填充；
若复接后发送FIFO中单播数据包UCP未完全发送，则下一次无线资源传输且选择相同下一跳传输时，首先复接未完全发送的单播数据包UCP。
作为本发明的进一种改进，所述S52步骤中当前节点为目标节点时，进行单播数据包接收时，其具体步骤为：
以源节点和目的节点作为唯一索引并存储当前接收的路由ID，初始状态为-1；
读取当前接收单播数据包UCP中的路由ID，比较读取的路由ID和存储的路由ID是否相同，并判断是否进入排序流程：
当读取的路由ID和存储的路由ID不相同且不满足公式，开启排序定时器，且设置时间为1s，并存储该单播数据包UCP到当前节点的等待FIFO中；
当读取的路由ID和存储的路由ID不相同且满足公式，重置排序定时器，且设置超时时间为1s，并将单播数据包UCP中IP数据发送到应用层；
当读取的路由ID和存储的路由ID相同且排序定时器不开启，直接将单播数据包UCP中IP数据发送到应用层；
当读取的路由ID和存储的路由ID相同且排序定时器开启，存储该单播数据包UCP到等待FIFO中；
当读取单播数据包UCP的路由ID大于或等于存储路由ID，更新存储路由ID；
若排序定时器超时，则将等待FIFO中所有的数据发送到应用层，同时删除路由ID小的路由链路表,
若长时间未接收源节点和目的节点的数据，则将存储路由ID重置为-1。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
(1)本发明的单播数据传输方法周期性通过路由链路广播更新方式替换传统握手机制，其提升了路由链路创建的效率，保证了业务的实时性，并且通过对路由优先级进行设定，可确保在网络业务饱和情况下仍能保障重要节点业务传输的稳定性；同时该方法能及时弥补无线链路出错所引发路由异常，从而提升业务传输的可靠性，该方法中非路由链路表的节点具备重复发送空口传输块的功能，可进一步大幅提升数据传输的可靠性。
(2)本发明单播数据传输方法中各节点的路由链路表的关闭取决于单播数据的到达时间，从而可保证各节点无须任何信息同步即可快速平滑完成链路状态的转移，可保证数据可靠传输；并且各转发节点中存储有多个路由链表，可保证经过同一节点转发的数据在路由变化时也能顺序发送，降低数据达到目的节点乱序的风险；而目的节点通过路由ID判决即可完成排序功能，进一步降低了数据乱序的风险，提升数据传输的鲁棒性。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明实施例无线自组网中单播数据传输示意图。
图2是本发明实施例中路由链路表信息的发送示意图。
图3是本发明实施例中源节点中路由链路表的检测流程示意图。
图4是本发明实施例中路由链路表信息的封装示意图。
图5是本发明实施例中源节点中无线链路数据的发送流程示意图。
图6是本发明实施例中源节点中发送FIFO的优先级排列示意图。
图7是本发明实施例中单播数据包UCP的格式示意图。
图8是本发明实施例中传输块的数据封装格式示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。
需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
结合图1所示，本实施例中首先公开有一种用于无线自组网的单播数据传输方法，其整体包含有路由链路创建、更新、释放以及链路数据传输步骤，本实施例中路由链路是指单播数据传递路径上所有无线链路的集合，其承载着源和目的节点的所有业务。由于路由链路在源，转发和目的节点上有着不同的功能，因此存储内容和方式也会不同。
具体的，本实施例的单播数据传输方法包括如下步骤：
S1.首先确定无线自组网中源节点、转发及目标节点；
其中源节点实时计算到达目的节点路由链路，并周期性传递给链路路径上的其它节点，源节点仅存储一份到达目的节点的路由链路表，该路由链路表可以通过目的节点地址进行检索，具体的该源节点的路由链路表包含有1)、传输路径集合，其包含所有参与数据传输的节点；2)、路由索引ID，不同传输路径有不同的路由索引ID；3)、工作时间，一旦工作超时则删除该路由链路，而每次接收到新数据都会更新该工作时间；4)、工作优先级。
针对转发和目的节点，由于路由变化数据到达转发或目的节点可能存在乱序情况，如图1所示，数据包通过路由链路2(图中黑色实线)可能比数据包通过路由链路1(图中黑色虚线)先到达目的节点4，从而破坏数据接收的有序性，因此目的节点4通过同时存储路由链路1和2的信息即可通过重排序来解决乱序问题，故本实施例中转发和目的节点存储有多份相同传输对的路由链路表，其由目的节点和路由ID进行检索，而每一份路由链路表都来自于源节点的路由链路信息，该转发和目的节点中路由链路表包含：1)、传输路径集合；2)、路由索引ID；3)、工作时间，一旦工作超时则删除该节点中的路由链路表，且每次接收到源节点的路由链路信息会更新工作时间；4)、工作优先级。
S2.当接收到应用层的IP数据或进行轮询时，源节点分析对应目的节点的路由链路表及传输路径，并根据工作时间及传输路径变化对源节点中路由链路表及对应传输路径进行检测更新；同时转发及目标节点根据工作时间对自身路由链路表进行检测更新；
具体的，结合图3所示，该步骤S2中源节点根据工作时间及传输路径变化对源节点中路由链路表及对应传输路径进行更新的具体步骤为：
S21.应用层的单播IP数据或轮询机制触发源节点路由链路表检测，其中若由接收单播IP数据触发检测，则更新路由链路表工作时间；
S22.判断相应目的节点的路由链路表是否存在，不存在进入到步骤S23，存在进入到步骤S24；
S23.查询源节点到目的节点的传输路径是否存在，若不存在，退出检测过程；若存在，则为相应的目的节点创建新的路由链路表，并进行初始化操作：将传输路径上的源节点、目的节点及转发节点赋值给传输路径集合；路由索引ID依照公式路由索引ID＝(目的节点路由ID++)％256进行更新；路由链路表的工作时间按照当前时间+预设工作时段进行更新；
S24.判断路由链路表的工作时间是否超时，若是，将对应路由链路表删除并退出；若否，进入到步骤S25；
S25.查询源节点到目的节点的传输路径是否存在，若不存在直接退出；若存在进入到步骤S26；
S26.判断传输路径是否发生变化，若无变化退出检测流程；若有变化则更新对应传输路径：将变化后传输路径中的源节点、转发节点以及目标节点赋值给新的传输路径集合；针对变化后传输路径按照公式路由索引ID＝(目的节点路由ID++)％256赋予新的路由索引ID。
S3.源节点按照AODV方式周期性向转发及目的节点广播路由链路信息，转发及目的节点接收到源节点广播的路由链路信息后更新自身存储的路由链路表；
具体的，结合图2所示，本实施例无线自组网按照周期定时的方式发送路由信息，在每次定时器超时都会给有路由链路表的源节点分配无线资源，以用于向转发和目的节点广播路由链路信息，并开启新的定时器；所述S3步骤中源节点周期性向转发及目的节点广播路由链路信息的具体步骤为：
S31.源节点在广播路由链路信息之前会先遍历对应源节点中所有的路由链路表集合并按照预设格式将各项路由链路信息封装到路由链路表内容中，并将路由个数设置为路由链表集合个数；其中各项路由链路信息包括源节点ID、发送生存时间TTL、路由个数及若干项路由链表内容，其中每项路由链表内容包括内容长度、目的节点、路由ID、转发节点个数、若干转发节点及优先级，其预设格式如图4所示。
S32.从所有的路由链路表中选择出最大传输跳数，并设置为发送生存时间TTL，然后源节点在定时周期内选择适合资源将路由链路表信息转发给邻居节点；
S33.当邻居节点接收到广播的路由链路表信息后，会判断发送生存时间TTL是否为0，若为0则不转发该路由链路表信息，若大于0则会将发送生存时间TTL递减一次，并选择合适资源继续转发对应路由链路表信息给下一邻居节点，若节点在定时周期没有接收到该路由链路表信息会按照其内容更新自身的路由链路表；
其中当前节点按照路由链路表内容更新自身的路由链路表的具体方法为：
S331.用源节点、目的节点和路由索引ID作为路由链路表的唯一索引；
S332.遍历所有路由链路表内容，查询路由链路表的唯一索引是否在当前节点的路由链路表中存在，若存在则更新传输路径集合和更新工作优先级，若不存在则按照唯一索引做为路由链路表的主键，创建新的路由链路表，并对传输路径集合、路由索引ID以及工作优先级按照新路由链路表内容进行赋值，同时更新路由链路表工作时间。
S34.当有新的路由链路表且工作优先级改变，会将目的节点的发送FIFO从原工作优先级搬迁到当前工作优先级。
S4.源节点接收单播IP数据包，并根据数据包中对应的目的节点地址检索相应的路由链路表，将单播IP数据包组装成无线自组网单播数据包并按照优先级和目的节点发置对应的发送FIFO中，根据发送FIFO优先级及传输权重进行传输；
具体的，结合图5所示，本实施例中源节点接收单播IP数据包，并按照优先级和目的节点发置对应的发送FIFO的具体步骤为：
S41.源节点接收单播IP数据包，根据数据包中对应的目的节点地址检索相应的路由链路表，若不存在则丢弃该数据，若存在进入步骤S42；
S42.将IP数据包组装成无线自组网的单播数据包UCP，并根据路由链路表中设置的工作优先级和目的节点，如图6所示，将单播数据包UCP发置到相应的发送FIFO中，并记录下放置时间和路由ID；其中本实施例中单播数据包UCP包括源节点、目的节点、路由ID以及IP数据包，如图7所示；
S43.周期轮询各个发送FIFO，若检测有超时的单播数据包UCP，则直接从发送FIFO中删除并丢弃；
S44.若有无线发送资源进入到链路数据传输中，根据发送FIFO的工作优先级及传输权重进行传输。
其中根据发送FIFO的工作优先级及传输权重进行传输的具体步骤为：
S441.首先传输高优先级的发送FIFO；当同一工作优先级存在多个不同目的节点的发送FIFO时，按照公式计算出每个发送FIFO的传输权重并选择出数值最大的发送FIFO作为适合发送的目的节点，其中UnSends为节点i使用无线资源发送的次数，TB为节点i中发送FIFO中存储数据的字节总数；
S442.通过路由链路表查找源节点到目的节点所对应下一跳节点及其对应的调制编码方式，并同时计算出相应的传输块大小；
S443.将发送FIFO的单播数据包UCP按照5GMAC信道映射方式依次按照传输块的预设封装格式进行复接；其中传输块的预设封装格式包括发送节点、接受节点以及按照5GMAC信道映射方式复接的单播数据包UCP，如图8所示；
S444.当发送FIFO中所有单播数据包UCP被复接后，若传输块中存在剩余字节数，则会遍历低优先级中具有相同下一跳节点的发送FIFO继续进行复接，直到传输块无法承载数据或没有满足条件的发送FIFO时停止复接，停止复接后若有剩余的传输块未复接数据则进行填充；
S445.若复接后发送FIFO中存在单播数据包UCP未完全发送，则下一次无线资源传输且选择相同下一跳节点传输时，将首先复接未发送的单播数据包UCP。
S5.转发及目标节点接收到传输块后解析出发送地址和接收地址，并判断当前节点地址是否为接收地址，若为接收地址，且当前节点为目标节点，则进行单播数据包接收；若为接收地址，且当前节点不为目标节点，则进行单播数据包转发。
具体的，本实施例中转发及目标节点接收到传输块后解析出发送地址和接收地址，并判断当前节点地址是否为接收地址的具体步骤为：
S51.当前节点接收到物理层传递上来的传输块，将首先解析发送和接收节点字段，若接收节点不为当前节点，进入到步骤S53；若接收节点为当前节点，进入到步骤S52；
S52.对传输块按照5GMAC信道映射方式进行解复接，得到单播数据包UCP并按照对应目的地址来进行单播数据包转发和接收处理；
具体的，当前节点不为目标节点时，进行单播数据包转发，其具体步骤为：
读取对应单播数据包UCP中路由ID，并遍历当前节点中发送FIFO中所存储单播数据包UCP的路由ID，若满足公式，则将对应单播数据包UCP进行插入；若遍历完毕后没有满足，就将对应单播数据包UCP插入到发送FIFO队列尾部；
当前节点优先传输高优先级的发送FIFO；当同一优先级存在多个不同目的节点的发送FIFO时候，会通过公式计算出每个FIFO的传输权重并选择出最大一个作为适合发送的目的节点，其中UnSends为节点i为使用无线资源发送的次数，TB为节点i中发送FIFO存储数据的字节总数；
通过路由链表表查找当前节点到目的节点对应下一跳节点及其对应的调制编码方式同时计算出相应的传输块大小；其中当转发节点为当前节点ID时停止遍历下一个转发节点即为下一跳接收节点；
将发送FIFO的单播数据包UCP按照5GMAC信道映射格式依次按照传输块的预设封装格式进行复接；当发送FIFO中所有单播数据包UCP被复接后，若传输块中存在剩余字节数，则会遍历低优先级中具有相同下一跳节点的发送FIFO继续进行复接，直到传输块无法承载数据或没有满足条件的发送FIFO时停止复接，停止复接后若有剩余的传输块未复接数据则进行填充；
若复接后发送FIFO中单播数据包UCP未完全发送，则下一次无线资源传输且选择相同下一跳传输时，首先复接未完全发送的单播数据包UCP。
而当前节点为目标节点时，进行单播数据包接收时，其具体步骤为：
以源节点和目的节点作为唯一索引并存储当前接收的路由ID，初始状态为-1；
读取当前接收单播数据包UCP中的路由ID，比较读取的路由ID和存储的路由ID是否相同，并判断是否进入排序流程：
当读取的路由ID和存储的路由ID不相同且不满足公式，开启排序定时器，且设置时间为1s，并存储该单播数据包UCP到当前节点的等待FIFO中；
当读取的路由ID和存储的路由ID不相同且满足公式，重置排序定时器，且设置超时时间为1s，并将单播数据包UCP中IP数据发送到应用层；
当读取的路由ID和存储的路由ID相同且排序定时器不开启，直接将单播数据包UCP中IP数据发送到应用层；
当读取的路由ID和存储的路由ID相同且排序定时器开启，存储该单播数据包UCP到等待FIFO中；
当读取单播数据包UCP的路由ID大于或等于存储路由ID，更新存储路由ID；
若排序定时器超时，则将等待FIFO中所有的数据发送到应用层，同时删除路由ID小的路由链路表,
若长时间未接收源节点和目的节点的数据，则将存储路由ID重置为-1。
S53.当接收节点和当前节点相邻，且当前支持相等或更高传输格式时，将会存储当前传输块到协助转发FIFO，否则丢弃；若当前节点有空口资源且没有数据发送时，会从协助转发FIFO中选取一个传输块进行传输；
S54.当前节点记录下已经接收的数据传输块，当有重复接收时，直接丢弃重复接收的数据传输块。
本实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与该至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
该存储器存储有可被该至少一个处理器执行的指令，该指令被该至少一个处理器执行，以使该至少一个处理器能够执行前述单播数据传输方法。
本实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使该计算机执行前述方法实施例中的单播数据传输方法。
本实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算程序，该计算机程序包括程序指令，当该程序指令被计算机执行时，使该计算机执行前述单播数据传输方法。
需要说明的是，本实施例中上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：获取至少两个网际协议地址；向节点评价设备发送包括所述至少两个网际协议地址的节点评价请求，其中，所述节点评价设备从所述至少两个网际协议地址中，选取网际协议地址并返回；接收所述节点评价设备返回的网际协议地址；其中，所获取的网际协议地址指示内容分发网络中的边缘节点。
或者，上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：接收包括至少两个网际协议地址的节点评价请求；从所述至少两个网际协议地址中，选取网际协议地址；返回选取出的网际协议地址；其中，接收到的网际协议地址指示内容分发网络中的边缘节点。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，第一获取单元还可以被描述为“获取至少两个网际协议地址的单元”。
应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于无线自组网的单播数据传输方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.首先确定无线自组网中源节点、转发及目标节点；
S2.当接收到应用层的IP数据或进行轮询时，源节点分析对应目的节点的路由链路表及传输路径，并根据工作时间及传输路径变化对源节点中路由链路表及对应传输路径进行检测更新；同时转发及目标节点根据工作时间对自身路由链路表进行检测更新；
S3.源节点按照AODV方式周期性向转发及目的节点广播路由链路信息来维护路由状态，转发及目的节点接收到源节点广播的路由链路信息后更新自身存储的路由链路表；
S4.源节点接收单播IP数据包，并根据数据包中对应的目的节点地址检索相应的路由链路表，将单播IP数据包组装成无线自组网单播数据包UCP并按照优先级和目的节点发置对应的发送FIFO中，根据发送FIFO优先级及传输权重进行传输；
S5.转发及目标节点接收到传输块后解析出发送地址和接收地址，并判断当前节点地址是否为接收地址，若为接收地址，且当前节点为目标节点，则进行单播数据包接收；若为接收地址，且当前节点不为目标节点，则进行单播数据包转发。
2.根据权利要求1所述的单播数据传输方法，其特征在于，所述S2步骤中源节点根据工作时间及传输路径变化对源节点中路由链路表及对应传输路径进行更新的具体步骤为：
S21.应用层的单播IP数据或轮询机制触发源节点路由链路表检测，其中若由接收单播IP数据触发检测，则更新路由链路表工作时间；
S22.判断相应目的节点的路由链路表是否存在，不存在进入到步骤S23，存在进入到步骤S24；
S23.查询源节点到目的节点的传输路径是否存在，若不存在，退出检测过程；若存在，则为相应的目的节点创建新的路由链路表，并进行初始化操作：将传输路径上的源节点、目的节点及转发节点赋值给传输路径集合；路由索引ID依照公式路由索引ID＝(目的节点路由ID++)％256进行更新；路由链路表的工作时间按照当前时间+预设工作时段进行更新；
S24.判断路由链路表的工作时间是否超时，若是，将对应路由链路表删除并退出；若否，进入到步骤S25；
S25.查询源节点到目的节点的传输路径是否存在，若不存在直接退出；若存在进入到步骤S26；
S26.判断传输路径是否发生变化，若无变化退出检测流程；若有变化则更新对应传输路径：将变化后传输路径中的源节点、转发节点以及目标节点赋值给新的传输路径集合；针对变化后传输路径按照公式路由索引ID＝(目的节点路由ID++)％256赋予新的路由索引ID。
3.根据权利要求1所述的单播数据传输方法，其特征在于，所述S3步骤中源节点按照AODV方式周期性向转发及目的节点广播路由链路信息来维护路由状态的具体步骤为：
S31.源节点在广播路由链路信息之前会先遍历对应源节点中所有的路由链路表集合并按照预设格式将各项路由链路信息封装到路由链路表内容中，并将路由个数设置为路由链表集合个数；
S32.从所有的路由链路表中选择出最大传输跳数，并设置为发送生存时间TTL，然后源节点在定时周期内选择适合资源将路由链路表信息转发给邻居节点；
S33.当邻居节点接收到广播的路由链路表信息后，会判断发送生存时间TTL是否为0，若为0，则不转发该路由链表信息；若大于0，则会将发送生存时间TTL递减一次，并选择合适资源继续转发对应路由链路表信息给下一邻居节点，若节点在定时周期没有接收到该路由链表信息会按照其内容更新自身的路由链路表；
S34.当有新的路由链路表且工作优先级改变，会将目的节点的发送FIFO从原工作优先级搬迁到当前工作优先级。
4.根据权利要求3所述的单播数据传输方法，其特征在于，所述S31步骤中封装到路由链路表中封装的各项路由链路信息包括源节点ID、发送生存时间TTL、路由个数及若干项路由链表内容，其中每项路由链表内容包括内容长度、目的节点、路由ID、转发节点个数、若干转发节点及优先级。
5.根据权利要求3所述的单播数据传输方法，其特征在于，所述S33步骤中当前节点按照路由链路表内容更新自身的路由链路表的具体方法为：
S331.用源节点、目的节点和路由索引ID作为路由链路表的唯一索引；
S332.遍历所有路由链路表内容，查询路由链路表的唯一索引是否在当前节点的路由链路表中存在，若存在则更新传输路径集合和更新工作优先级，若不存在则按照唯一索引做为路由链路表的主键，创建新的路由链路表，并对传输路径集合、路由索引ID以及工作优先级按照新路由链路表内容进行赋值，同时更新路由链路表工作时间。
6.根据权利要求1所述的单播数据传输方法，其特征在于，所述S4步骤中源节点接收单播IP数据包，并按照优先级和目的节点发置对应的发送FIFO的具体步骤为：
S41.源节点接收单播IP数据包，根据数据包中对应的目的节点地址检索相应的路由链路表，若不存在则丢弃该数据，若存在进入步骤S42；
S42.将IP数据包组装成无线自组网的单播数据包UCP，并根据路由链路表中设置的工作优先级和目的节点，将单播数据包UCP发置到相应的发送FIFO中，并记录下放置时间和路由ID；
S43.周期轮询各个发送FIFO，若检测有超时的单播数据包UCP，则直接从发送FIFO中删除并丢弃；
S44.若有无线发送资源进入到链路数据传输中，根据发送FIFO的工作优先级及传输权重进行传输。
7.根据权利要求6所述的单播数据传输方法，其特征在于，所述S44步骤中根据发送FIFO的工作优先级及传输权重进行传输的具体步骤为：
S441.首先传输高优先级的发送FIFO；当同一工作优先级存在多个不同目的节点的发送FIFO时，按照公式max{8×(UnSendsi+1)×TBi}计算出每个发送FIFO的传输权重并选择出数值最大的发送FIFO作为适合发送的目的节点，其中UnSends为节点i使用无线资源发送的次数，TB为节点i中发送FIFO中存储数据的字节总数；
S442.通过路由链路表查找源节点到目的节点所对应下一跳节点及其对应的调制编码方式，并同时计算出相应的传输块大小；
S443.将发送FIFO的单播数据包UCP按照5GMAC信道映射方式依次按照传输块的预设封装格式进行复接；
S444.当发送FIFO中所有单播数据包UCP被复接后，若传输块中存在剩余字节数，则会遍历低优先级中具有相同下一跳节点的发送FIFO继续进行复接，直到传输块无法承载数据或没有满足条件的发送FIFO时停止复接，停止复接后若有剩余的传输块未复接数据则进行填充；
S445.若复接后发送FIFO中存在单播数据包UCP未完全发送，则下一次无线资源传输且选择相同下一跳节点传输时，将首先复接未发送的单播数据包UCP。
8.根据权利要求1所述的单播数据传输方法，其特征在于，所述S5步骤中转发及目标节点接收到传输块后解析出发送地址和接收地址，并判断当前节点地址是否为接收地址的具体步骤为：
S51.当前节点接收到物理层传递上来的传输块，将首先解析发送和接收节点字段，若接收节点不为当前节点，进入到步骤S53；若接收节点为当前节点，进入到步骤S52；
S52.对传输块按照5GMAC信道映射方式进行解复接，得到单播数据包UCP并按照对应目的地址来进行单播数据包转发和接收处理；
S53.当接收节点和当前节点相邻，且当前支持相等或更高传输格式时，将会存储当前传输块到协助转发FIFO，否则丢弃；若当前节点有空口资源且没有数据发送时，会从协助转发FIFO中选取一个传输块进行传输；
S54.当前节点记录下已经接收的数据传输块，当有重复接收时，直接丢弃重复接收的数据传输块。
9.根据权利要求8所述的单播数据传输方法，其特征在于，所述S52步骤中当前节点不为目标节点时，进行单播数据包转发，其具体步骤为：
读取对应单播数据包UCP中路由ID，并遍历当前节点中发送FIFO中所存储单播数据包UCP的路由ID，若满足公式(IDr+256-IDs)％256≥128，则将对应单播数据包UCP进行插入；若遍历完毕后没有满足，就将对应单播数据包UCP插入到发送FIFO队列尾部；
当前节点优先传输高优先级的发送FIFO；当同一优先级存在多个不同目的节点的发送FIFO时候，会通过公式max{8×(UnSendsi+1)×TBi}计算出每个FIFO的传输权重并选择出最大一个作为适合发送的目的节点，其中UnSends为节点i为使用无线资源发送的次数，TB为节点i中发送FIFO存储数据的字节总数；
通过路由链表表查找当前节点到目的节点对应下一跳节点及其对应的调制编码方式同时计算出相应的传输块大小；其中当转发节点为当前节点ID时停止遍历下一个转发节点即为下一跳接收节点；
将发送FIFO的单播数据包UCP按照5G MAC信道映射方式依次按照传输块的预设封装格式进行复接；当发送FIFO中所有单播数据包UCP被复接后，若传输块中存在剩余字节数，则会遍历低优先级中具有相同下一跳节点的发送FIFO继续进行复接，直到传输块无法承载数据或没有满足条件的发送FIFO时停止复接，停止复接后若有剩余的传输块未复接数据则进行填充；
若复接后发送FIFO中单播数据包UCP未完全发送，则下一次无线资源传输且选择相同下一跳传输时，首先复接未完全发送的单播数据包UCP。
10.根据权利要求8所述的单播数据传输方法，其特征在于，所述S52步骤中当前节点为目标节点时，进行单播数据包接收时，其具体步骤为：
以源节点和目的节点作为唯一索引并存储当前接收的路由ID，初始状态为-1；
读取当前接收单播数据包UCP中的路由ID，比较读取的路由ID和存储的路由ID是否相同，并判断是否进入排序流程：
当读取的路由ID和存储的路由ID不相同且不满足公式(IDr+256-IDs)％256≥128，开启排序定时器，且设置时间为1s，并存储该单播数据包UCP到当前节点的等待FIFO中；
当读取的路由ID和存储的路由ID不相同且满足公式(IDr+256-IDs)％256≥128，重置排序定时器，且设置超时时间为1s，并将单播数据包UCP中IP数据发送到应用层；
当读取的路由ID和存储的路由ID相同且排序定时器不开启，直接将单播数据包UCP中IP数据发送到应用层；
当读取的路由ID和存储的路由ID相同且排序定时器开启，存储该单播数据包UCP到等待FIFO中；
当读取单播数据包UCP的路由ID大于或等于存储路由ID，更新存储路由ID；
若排序定时器超时，则将等待FIFO中所有的数据发送到应用层，同时删除路由ID小的路由链路表,
若长时间未接收源节点和目的节点的数据，则将存储路由ID重置为-1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310278249.8A CN116321349A (zh) | 2023-03-21 | 2023-03-21 | 一种用于无线自组网的单播数据传输方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310278249.8A CN116321349A (zh) | 2023-03-21 | 2023-03-21 | 一种用于无线自组网的单播数据传输方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116321349A true CN116321349A (zh) | 2023-06-23 |
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ID=86786720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310278249.8A Pending CN116321349A (zh) | 2023-03-21 | 2023-03-21 | 一种用于无线自组网的单播数据传输方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN116321349A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117041150A (zh) * | 2023-10-09 | 2023-11-10 | 苏州元脑智能科技有限公司 | 路由方法、路由终端及数据传输系统 |
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2023
- 2023-03-21 CN CN202310278249.8A patent/CN116321349A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117041150A (zh) * | 2023-10-09 | 2023-11-10 | 苏州元脑智能科技有限公司 | 路由方法、路由终端及数据传输系统 |
| CN117041150B (zh) * | 2023-10-09 | 2024-01-23 | 苏州元脑智能科技有限公司 | 路由方法、路由终端及数据传输系统 |
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