CN116709592A - 一种基于mesh自组网内容共享的数据传输方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法及系统，涉及无线通信领域。本发明公开了一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法，用于提升MESH自组网内数据共享的速率和正确率，包括：在数据传输过程中，根据自组网内没有共享数据的节点数目，源节点选择不同的传输方法；若自组网内只有一个节点需要该数据，源节点采用点对点传输，可以显著提高传输速率并降低延迟；若自组网内有多个节点需要共享数据，源节点采用多播方法传输数据，能够提高通信资源利用率并降低时延。另外还公开了一种基于MESH自组网内容共享的数据传输系统，自组网包含多个节点，各节点之间内容共享，即相互之间可以进行数据传输。

Description

一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体而言，涉及一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法及系统。

背景技术

当前我们正处于一个移动互联网大数据时代，移动数据流量需求和高速率应用种类的快速增长，对移动通信网络带来了严峻的挑战，也极大推动着移动通信新标准的制定。据报告显示，基于移动用户设备的互联网业务将会在未来几年间急剧增长。移动数据的指数增长、移动设备的大规模接入、频谱资源的严重紧缺和能源消耗给现有无线通信系统带来了巨大的挑战和影响。一方面，在传统蜂窝网络中，大多数通信建立在基站与设备之间，即使两个用户位于彼此直接通信方位内，通信链路不得不通过基站建立，这是非常低效的。另一方面，随着网络密度的增加，为每个蜂窝基站提供传统的光纤回传接入变得极其困难，对于小型蜂窝基站尤其如此。

为了同时实现网络的无缝覆盖和高数据传输速率的性能要求，融合WLAN和MANET技术特点的无线MESH网络应运而生。在对信息资源的传输上，无线MESH网络采用多跳的路由转发方式来实现数据通信，这样可以使得源节点在向其他节点发送信息时可以有更好的路径选择。并且，与MANET不同，无线MESH网络在传输速度、容量以及地域覆盖的表现上更加出色。因此，无线MESH网络在实现数据传输通信方面，拥有更好的发展空间和极大的研究价值。但是，直接使用MESH自组网进行内容共享时，会出现许多问题。首先，MESH自组网带宽有限，并且MESH网络存在多次转发，每次转发后速率都会降低，如果一条传输链路存在多个中继节点，那么此次内容共享的数据传输速率将会非常低，影响用户使用。另一方面，每次转发都需要一定延迟，多次转发之后延迟会很高，严重影响用户体验。因此，虽然MESH自组网是一种很有前景的网络架构形式，但是在提供高效和可靠的应用服务之前，MESH自组网节点之间的内容共享也是很重要的；如何实现稳定、准确的数据传输和内容共享是需要解决的首要问题，也是实现MESH网络实施与部署的核心问题。

发明内容

为了解决上述问题，点对点数据传输和多播数据传输在MESH自组网内容共享过程中得到应用。在每一次内容共享之前，源节点都会根据当前网络状态和用户需求选择合适的传输方式进行数据传输，以降低传输延迟和传输失败的概率。同时，为了进一步达到高效传输，在数据传输过程中也需要根据网络状态和传输结果进行调整，比如采用中继传输和广播重传，以达到更稳定、快速、可靠的MESH自组网节点之间的内容共享。

为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案为：

第一方面，本申请提供一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法，其包括：源节点收集自组网中需要共享数据的节点的数目和相对位置，其中上述源节点持有共享数据。若需要共享数据的节点数目为一个时，则选择点对点传输方式。上述点对点传输方式包括检测信道的SNR信息，若直接传输的SNR比任何中继链路的等效SNR大，则选择直接传输，若直接传输的SNR小于中继链路的等效SNR，则选择中继传输，若选择中继传输，则选择能够达到最大SNR的中继链路进行中继传输。若需要共享数据的节点数目大于一个时，则选择多播传输方式，源节点将共享数据直接通过广播的形式发送给目标节点。

基于第一方面，上述多播传输方式中，目标节点收到广播信号后，反馈ACK以确认收到；若有节点未反馈ACK信号，则重新传输。

基于第一方面，上述重新传输具体包括：从已反馈ACK的节点中，选择一个节点作为新的源节点，进行广播重传。

第二方面，本申请提供一种基于MESH自组网内容共享的数据传输系统，应用于权利要求1-3任一项所述的一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法，上述系统包括多个节点设备，上述节点设备均兼备固定的接入点和路由功能，且上述节点设备均可以发送和接收信号，上述节点设备都可以与一个或多个对等的节点设备进行直接通信。上述节点设备均对应设有通信节点，上述通信节点均配置有多个无线接口，且上述通信节点之间采用泛洪的方式相互连接。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括至少一个处理器、至少一个存储器和数据总线；其中：上述处理器与上述存储器通过上述数据总线完成相互间的通信；上述存储器存储有可被上述处理器执行的程序指令，上述处理器调用上述程序指令以执行一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法。

相对于现有技术，本发明至少具有如下优点或有益效果：一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法，源节点在进行内容共享时，可以根据当前网络状态和用户需求，选择合适的数据传输方式进行内容共享，使得传输效率更高；点对点传输方式中，源节点会根据不同链路的信道质量选择最佳的链路进行数据传输，可以显著提高传输速率并降低延迟；在多播传输方式中，在有终端没有反馈ACK时，没有选择使用该源节点重新传输，而是让已经收到数据的节点作为新的源节点再次重新传输，这样大幅提高了传输的正确率。一种基于MESH自组网内容共享的数据传输系统，该系统包括多个节点设备，每一个节点都配置有多个无线电接口，都可以管理自身网络资源。当某一点接收到其它节点的数据请求时，该节点不需要借助服务器就可以自行处理，通信节点之间采用泛洪的方式进行相互连接。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一实施例中一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法的步骤示意图；

图2为本发明一实施例中一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法的点对点数据传输示意图；

图3为本发明一实施例中一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法的多播数据传输示意图；

图4为本发明一实施例中一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法中源节点进行多播通信前的步骤示意图；

图5为本发明一实施例中一种基于MESH自组网内容共享的数据传输系统的示意图；

图6为本发明一实施例中一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。

实施例

请参阅图1，本申请提供一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法，包括以下步骤：

S101：源节点收集自组网中需要共享数据的节点的数目和相对位置，其中上述源节点持有共享数据。

上述步骤中，源节点持有共享数据，自组网中包括多个节点，且每个节点可以自行处理收到的数据请求，当有节点需要共享数据，则发出数据请求到源节点，源节点收到数据请求后记录该节点的位置。

S102：若需要共享数据的节点数目为一个时，则选择点对点传输方式。上述点对点传输方式包括检测信道的SNR信息，若直接传输的SNR比任何中继链路的等效SNR大，则选择直接传输，若直接传输的SNR小于中继链路的等效SNR，则选择中继传输，若选择中继传输，则选择能够达到最大SNR的中继链路进行中继传输。

上述步骤中，若需要共享数据的节点数目为一个时，按照预先设定方案，采用点对点传输方式。如图2所示，节点B向节点A发出内容共享的请求，从图中可以看到，节点A到节点B之间可以通过多条路径实现数据传输，即当源节点向目标节点发送数据包时，该源节点会首先检查自身路由表中所有路由信息，如果保存有多条能够连通该节点对的传输路径，源节点则根据所设定的路由策略选择最优的路径向目标节点传输数据包。若不存在则启动路由发现机制重新获取路径集合，并对该集合内每条路径的使用顺序进行排列。为了有效评估多条传输路径的优劣，需要结合不同的度量指标进行可靠性判据。首先考虑的是信道的信噪比，由于该方法采用无线连接方式，源节点可以直接连接目标节点，也可以通过若干个中继节点连接。因此，首先测量源节点和目标节点直接连接的SNR，然后再计算使用中继节点的情况下链路的平均SNR，比较二者大小。源节点记录所有传输路径的SNR，SNR越大的路径优先级越高，而SNR越低的路径优先级越低。另外在本实施例中，也考虑使用最短路由协议，即使用跳数作为判据，源节点记录到目标节点所有传输路径的路由跳数，跳数越少的路径，其使用优先级越高，而路由跳数越多的传输路径则设置较低的使用优先级。本实施例中，综合上述两个参考指标，设计的传输方法如下。在源节点初次与目标节点进行数据收发时，源节点首先会广播RReq数据分组对目标节点进行探寻，获取节点对之间能够进行传输的多条路径，组成一个查询结合，每一个路径记录其SNR信息和路由跳数信息。当源节点在路径集合内进行选择时，主要以SNR作为度量标准，当两条或多条路径的SNR相同或者非常接近时，则需要参考每条路径的路由跳数，按照路由跳数的多少对路径进行再排序。本实例中，综合上述两个参考指标，设计的传输方法如下。在源节点初次与目标节点进行数据收发时，源节点首先会广播RReq数据分组对目标节点进行探寻，获取节点对之间能够进行传输的多条路径，组成一个查询结合，每一个路径记录其SNR信息和路由跳数信息。当源节点在路径集合内进行选择时，主要以SNR作为度量标准，当两条或多条路径的SNR相同或者非常接近时，则需要参考每条路径的路由跳数，按照路由跳数的多少对路径进行再排序。本实施例中，当某条路径传输失败时，集合中与该失效路径优先级最为接近的路径将被使用，继续完成通信节点之间的数据传输。若集合中所有的路径都失效时，则启动路由发现过程重新寻找路径集合。使用该方法，很好地降低了网络资源开销，有效地提升了节点之间的通信效率。

S103：若需要共享数据的节点数目大于一个时，则选择多播传输方式，源节点将共享数据直接通过广播的形式发送给目标节点。

上述步骤中，若需要共享数据的节点数目大于一个时，按照预先设定方案，这种情况下采用多播传输方式。本实施例中，如图3所示，节点A是持有数据的节点，节点B、C、D是需要共享该数据的目标节点。为了减小时延，增大网络吞吐量，这里节点A采用多播方式传输数据。在源节点多播通信之前，首先需要使用多播路由算法建立合理的路径，构建多播树。请参照图4，其主要步骤如下：

S201：首先使用广度优先或者深度优先算法遍历整个网络，节点按照距离多播源节点的跳数分为不同的等级；

S202：基于节点的等级，构建多播树；将所有的多播接收节点和多播源节点添加到多播树上，按照个节点之间的关系构建树节点之间的连接；

S203：根据每一个节点不同的等级为其分配信道。

通过多播传输方法进行内容共享，大大降低了网络干扰，提升了网络容量，在很短时间内就可以完成局域网内容共享，减少了数据传输时延，用很小的带宽实现了大规模数据传输。

在本发明的一些实施例中，上述多播传输方式中，目标节点收到广播信号后，反馈ACK以确认收到；若有节点未反馈ACK信号，则重新传输。

上述实施例中，考虑到多播传输会造成丢包问题，所以也设计了相应的差错控制手段来应对此问题。这里考虑使用ARQ法，即当多播接收节点接收到数据时，会给源节点反馈ACK和NACK数据包，进行选择重新传输接收端丢失数据包的方法。

在本发明的一些实施例中，上述重新传输具体包括：从已反馈ACK的节点中，选择一个节点作为新的源节点，进行广播重传。

上述实施例中，当源节点接收到NACK反馈时，记录该节点的数据，然后从反馈ACK的多播接收节点中，选择一个节点，然后以该节点为源节点，进行广播重传，以确保自组网内所有的节点都能收到共享数据。

请参阅图5，本申请提供一种基于MESH自组网内容共享的数据传输系统，应用于权利要求1-3任一项所述的一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法，上述系统包括多个节点设备，上述节点设备均兼备固定的接入点和路由功能，且上述节点设备均可以发送和接收信号，上述节点设备都可以与一个或多个对等的节点设备进行直接通信。上述节点设备均对应设有通信节点，上述通信节点均配置有多个无线接口，且上述通信节点之间采用泛洪的方式相互连接。

上述实施例中，该系统包括多个节点设备，每一个节点都配置有多个无线电接口，都可以管理自身网络资源。当某一点接收到其它节点的数据请求时，该节点不需要借助服务器就可以自行处理，通信节点之间采用泛洪的方式进行相互连接，保证每个节点之间可以互相进行数据传输通信。因此上述系统中应该包含能够使得各节点互相通信的必要组成部分。

请参阅图6，本发明提供一种电子设备，包括至少一个处理器、至少一个存储器和数据总线；其中：所述处理器与所述存储器通过所述数据总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令以执行一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法。

在本发明的一些实施例中，具体地，上述处理器可以包括中央处理器或者特定集成电路，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。存储器可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器可包括硬盘驱动器、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在一个示例中，存储器可以包括可移除或不可移除(或固定)的介质，或者存储器是非易失性固态存储器。存储器可在综合网关容灾设备的内部或外部。上述存储器可以是只读存储器。该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。存储器可以包括只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，磁盘存储介质设备，光存储介质设备，闪存设备，电气、光学或其他物理/有形的存储器存储设备。因此，通常，存储器包括一个或多个编码有包括计算机可执行指令的软件的有形(非暂态)计算机可读存储介质(例如，存储器设备)，并且当该软件被执行(例如，由一个或多个处理器)时，其可操作来执行参考根据本申请的一方面的方法所描述的操作。处理器通过读取并执行存储器中存储的计算机程序指令，以实现图1所示实施例中的方法/步骤S101至S103，并达到图1所示实例执行其方法/步骤达到的相应技术效果。电子设备还可包括通信接口和总线。其中，处理器、存储器、通信接口通过总线连接并完成相互间的通信。通信接口，主要用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。总线包括硬件、软件或两者，将电子设备的部件彼此耦接在一起。

本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法。

在本发明的一些实施例中，计算机可读存储介质的示例包括非暂态计算机可读存储介质，如电子电路、半导体存储器设备、ROM、随机存取存储器、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘。

综上所述，本申请实施例提供的一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法及系统；一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法，源节点在进行内容共享时，可以根据当前网络状态和用户需求，选择合适的数据传输方式进行内容共享，使得传输效率更高；根据实际情况选择合适的数据传输方式，有效地降低了传输时延和通信开销，提高了网络资源的利用率和数据传输速度。点对点传输方式中，源节点会根据不同链路的信道质量选择最佳的链路进行数据传输，可以显著提高传输速率并降低延迟；在多播传输方式中，在有终端没有反馈ACK时，没有选择使用该源节点重新传输，而是让已经收到数据的节点作为新的源节点再次重新传输，这样大幅提高了传输的正确率。通过多播传输方法进行内容共享，大大降低了网络干扰，提升了网络容量，在很短时间内就可以完成局域网内容共享，减少了数据传输时延，用很小的带宽实现了大规模数据传输。一种基于MESH自组网内容共享的数据传输系统，该系统包括多个节点设备，每一个节点都配置有多个无线电接口，都可以管理自身网络资源。当某一点接收到其它节点的数据请求时，该节点不需要借助服务器就可以自行处理，通信节点之间采用泛洪的方式进行相互连接，使得各个节点之间可以互相进行数据传输。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法，其特征在于，包括：

源节点收集自组网中需要共享数据的节点的数目和相对位置；其中所述源节点持有共享数据；

若需要共享数据的节点数目为一个时，则选择点对点传输方式；所述点对点传输方式包括检测信道的SNR信息，若直接传输的SNR比任何中继链路的等效SNR大，则选择直接传输；若直接传输的SNR小于中继链路的等效SNR，则选择中继传输；若选择中继传输，则选择能够达到最大SNR的中继链路进行中继传输；

若需要共享数据的节点数目大于一个时，则选择多播传输方式，源节点将共享数据直接通过广播的形式发送给目标节点。

2.如权利要求1所述的一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法，其特征在于，所述多播传输方式中，目标节点收到广播信号后，反馈ACK以确认收到；若有节点未反馈ACK信号，则重新传输。

3.如权利要求2所述的一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法，其特征在于，所述重新传输具体包括：

从已反馈ACK的节点中，选择一个节点作为新的源节点，进行广播重传。

4.一种基于MESH自组网内容共享的数据传输系统，其特征在于，应用于权利要求1-3任一项所述的一种基于MESH自组网内容共享的数据传输方法，所述系统包括多个节点设备，所述节点设备均兼备固定的接入点和路由功能，且所述节点设备均可以发送和接收信号，所述节点设备都可以与一个或多个对等的节点设备进行直接通信；

所述节点设备均对应设有通信节点，所述通信节点均配置有多个无线接口，且所述通信节点之间采用泛洪的方式相互连接。

5.一种电子设备，其特征在于，包括至少一个处理器、至少一个存储器和数据总线；其中：所述处理器与所述存储器通过所述数据总线完成相互间的通信；所述存储器存储有被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令以执行如权利要求1-3任一项所述的方法。

6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的方法。