CN117915432A - 一种中继网络传输优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及中继传输领域，尤其涉及一种中继网络传输优化方法，本发明通过确定待传输数据的传输路径，根据传输路径段对应中继节点集合在不同时间段内的数据交互历史记录计算集合交互网络表征系数，根据所述集合交互网络表征系数划分传输路径段在不同时间段内的状态，并且，根据传输路径中各传输路径段在当前时间段内的状态选定当前待传输数据在各传输路径段的传输方式，本发明通过考虑不同时间段内各传输通路段内各中继节点的数据交互差异性，通过历史先验数据划分对应时间段内传输路径段的类别，适应性的选定传输方式，采用特定传输方式提高传输效率的同时，减少传输拥堵、丢包的问题。
Description
技术领域
本发明涉及中继传输领域，尤其涉及一种中继网络传输优化方法。
背景技术
中继节点在无线网络中扮演着传输数据的关键角色，中继节点可以接收多端传输的数据并将数据传输至其他端，起到数据传输的中转作用，在传输数据时，中继节点需要具备一定的处理能力和通信能力，以确保数据能够稳定、快速地传输到目标节点，中继传输因其广泛的应用场景被人们所重视，相关技术应运而生。
例如，中国专利公开号：CN102036398A，公开了一种中继节点及其传输数据的方法，涉及无线通信技术领域。该发明方法包括：所述RN根据获取的下行多子帧调度的调度信息在相应的多个连续或者非连续的下行回程子帧上接收数据，根据获取的上行多子帧调度的调度信息在相应的多个连续或者非连续的上行回程子帧上发送数据。本发明技术方案解决了为中继节点调度多个子帧的资源的问题。相比现有技术中动态调度和半持久调度的方法，本发明技术方案可以更为灵活的配置和利用资源，保证基站与中继节点之间的回程链路的传输。
但是，现有技术中还存在以下问题，
由于中继节点可能接收不同发送端发送的数据，尤其是传输链路较长时，不同传输段数据交互传输情况不定，由于各传输段的差异性，未对传输参数进行适应性调整，单一点对点传输形式不易满足需求，容易出现传输拥堵、效率不高的问题。
发明内容
为此，本发明用以克服现有技术中由于中继节点可能接收不同发送端发送的数据，尤其是传输链路较长时，不同传输段数据交互传输情况不定，由于各传输段的差异性，未对传输参数进行适应性调整，单一点对点传输形式不易满足需求，容易出现传输拥堵、效率不高的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种中继网络传输优化方法，其包括：
步骤S1，构建中继节点集合的拓扑网络，确定传输路径，所述传输路径途经若干中继节点集合，所述中继节点集合包含若干中继节点；
步骤S2，根据传输路径段对应中继节点集合在不同时间段内的数据交互历史记录计算集合交互网络表征系数，根据所述集合交互网络表征系数划分传输路径段在不同时间段内的状态，所述传输路径段由两个中继节点集合构成，所述数据交互历史记录包括中继节点集合中各中继节点的数据交互量离散差异值以及数据交互频率平均值；
步骤S3，根据所述传输路径中各传输路径段在当前时间段内的状态选定当前待传输数据在各传输路径段的传输方式，包括，
针对传输路径段选定单个接入节点以及单个输出节点，构建单个子传输通路；
或，根据传输路径段对应集合交互网络表征系数调整所述传输路径段所需子传输通路的数量，选定接入节点以及输出节点构建对应数量的子传输通路；
步骤S4，实时监测待传输数据在存在多个子传输通路的传输路径段的数据丢失率以及传输延迟以计算传输表征参数，根据所述传输表征参数判定传输路径段是否符合传输标准，调整传输路径段所需子传输通路的数量。
进一步地，所述步骤S2中，根据公式（1）计算集合交互网络表征系数，
公式（1）中，E表示集合交互网络表征系数，C表示数据交互量离散差异值，P表示数据交互频率平均值，P0表示预设的数据交互频率标准阈值，Nm表示数据交互总量，Nm0表示预设的数据交互总量标准阈值，n表示传输路径段对应中继节点集合的中继节点总数量，Nei表示第i中继节点在所述时间段内的数据交互量，Ne0表示各中继节点在所述时间段内的数据交互量平均值，α表示交互总量权重系数，β表示离散差异值权重系数。
进一步地，所述步骤S2中，划分传输路径段的状态的过程包括，将所述传输路径段对应的所述集合交互网络表征系数与预设的集合交互网络表征系数对比阈值进行对比，
若所述集合交互网络表征系数大于或等于所述集合交互网络表征系数对比阈值，则判定传输路径段为离散波动传输状态；
若所述集合交互网络表征系数小于所述集合交互网络表征系数对比阈值，则判定传输路径段为非离散波动传输状态。
进一步地，所述步骤S3中选定当前待传输数据在中继节点集合间的传输方式包括，
若所述传输路径段为离散波动传输状态，则构建单个子传输通路；
若所述传输路径段为非离散波动传输状态，则构建多个子传输通路。
进一步地，所述步骤S3中，针对传输路径段选定单个接入节点以及单个输出节点的过程包括，
确定对应时间段内传输路径段首端对应中继节点集合的各中继节点与传输路径段末端对应中继节点集合的各中继节点之间的数据传输总量并排序；
由传输路径首端对应中继节点集合中选定接入节点，由传输路径末端对应中继节点集合中选定输出节点，所选定接入节点与输出节点之间的数据传输总量在排序中最小。
进一步地，所述步骤S3中，调整所述传输路径段所需子传输通路的数量，其中，
所需子传输通路的数量与所述传输路径段对应集合交互网络表征系数呈负相关。
进一步地，所述步骤S3中，选定接入节点以及输出节点构建对应数量的子传输通路的过程包括，
确定对应时间段内传输路径段首端对应中继节点集合中各中继节点的数据交互量并排序，根据排序优先选定较小数据交互量对应的中继节点作为接入节点，
以及，确定对应时间段内传输路径段末端对应中继节点集合中各中继节点的数据交互量并排序，根据排序优先选定较小数据交互量对应的中继节点作为输出节点。
进一步地，所述步骤S3中，根据公式（2）计算传输表征参数，
公式（2）中，D表示传输表征参数，G表示数据丢失率，G0表示预设的标准数据丢失率，T表示传输延迟，T0表示预设的标准传输延迟。
进一步地，所述步骤S4中，判定是否符合传输标准的过程包括，
若所述传输表征参数大于预设的传输表征参数阈值，则判定不符合传输标准。
若判定传输路径段不符合传输标准，则减小传输路径段所需子传输通路的数量。
与现有技术相比，本发明通过确定待传输数据的传输路径，根据传输路径段对应中继节点集合在不同时间段内的数据交互历史记录计算集合交互网络表征系数，根据所述集合交互网络表征系数划分传输路径段在不同时间段内的状态，并且，根据传输路径中各传输路径段在当前时间段内的状态选定当前待传输数据在各传输路径段的传输方式，本发明通过考虑不同时间段内各传输通路段内各中继节点的数据交互差异性，通过历史先验数据划分对应时间段内传输路径段的类别，适应性的选定传输方式，采用特定传输方式提高传输效率的同时，减少传输拥堵、丢包的问题。
尤其，本发明考虑中继节点集合中各中继节点的数据交互量离散差异值以及数据交互量计算交互网络表征系数，在实际情况中，不同的传输路径段因为接入设备的数据收发需求不同，以及接入设备可能存在一定的使用周期性，导致不同时间段内传输路径段中各中继节点的数据传输情况不同，进而，尤其是对应时间段内传输路径段整体数据交互量较高，并且数据交互量离散差异值较高的情况下，
传输路径段数据传输可能均匀性不佳，数据传输可能集中于部分中继节点之间，因此，本发明通过计算交互网络表征系数表征上述现象，为后续划分传输路径段的状态提供数据支持，便于后续适应性调整各传输路径段的传输方式，进而在提高传输效率的同时，减少传输拥堵、丢包的问题。
尤其，本发明划分传输路径段在不同时间段内的状态，并调整传输路径段的传输方式，在实际情况中，若对应时间段内传输路径段为离散波动传输状态，则传输路径段中的中继节点之间数据传输相对频繁，且，数据传输可能集中于部分中继节点之间，因此，采用并行传输方式可能导致多条子传输路径拥堵，尤其是数据传输相对集中的部分中继节点会加剧上述现象，且，由于传输情况的变化，上述情况会容易蔓延至较多子传输通路，进而容易产生传输拥堵、丢包，因此，本发明在上述情况下仅选定较优的单个子传输通路进行传输，减少传输拥堵、丢包的问题。
尤其，本发明在对应时间段内传输路径段为非离散波动传输状态，根据集合交互网络表征系数适应性的调整传输路径段所需子传输通路的数量，采用多子传输通路并行传输的方式，在上述情况下，并行传输所受影响较小，并且，实时计算传输表征参数，对传输通路的数量进行适应性修正，在提高传输效率的同时，减少传输拥堵、丢包的问题。
附图说明
图1为发明实施例的中继网络传输优化方法步骤示意图；
图2为发明实施例的划分传输路径段状态的逻辑框图；
图3为选定传输路径段传输方式的逻辑框图；
图4为判定传输路径段是否符合传输标准的逻辑框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
请参阅图1至图4所示，图1为发明实施例的中继网络传输优化方法步骤示意图，图2为发明实施例的划分传输路径段状态的逻辑框图，图3为选定传输路径段传输方式的逻辑框图，图4为判定传输路径段是否符合传输标准的逻辑框图，本发明的中继网络传输优化方法包括：
步骤S1，构建中继节点集合的拓扑网络，确定传输路径，所述传输路径途经若干中继节点集合，所述中继节点集合包含若干中继节点；
步骤S2，根据传输路径段对应中继节点集合在不同时间段内的数据交互历史记录计算集合交互网络表征系数，根据所述集合交互网络表征系数划分传输路径段在不同时间段内的状态，所述传输路径段由两个中继节点集合构成，所述数据交互历史记录包括中继节点集合中各中继节点的数据交互量离散差异值以及数据交互频率平均值；
步骤S3，根据所述传输路径中各传输路径段在当前时间段内的状态选定当前待传输数据在各传输路径段的传输方式，包括，
针对传输路径段选定单个接入节点以及单个输出节点，构建单个子传输通路；
或，根据传输路径段对应集合交互网络表征系数调整所述传输路径段所需子传输通路的数量，选定接入节点以及输出节点构建对应数量的子传输通路；
步骤S4，实时监测待传输数据在存在多个子传输通路的传输路径段的数据丢失率以及传输延迟以计算传输表征参数，根据所述传输表征参数判定传输路径段是否符合传输标准，调整传输路径段所需子传输通路的数量。
具体而言，本发明对中继节点的具体结构不做具体限定，中继节点只需能实现数据的收发、处理功能即可，中继节点可以是物理设备，如中继器等，也可以是逻辑实体，如网络中的一个节点或者服务器，此为现有技术，不再赘述。
具体而言，本发明对构建拓扑网络的具体方式不做限定，可以理解的是，在本实施例中，中继节点集合可作为拓扑网络的节点，数据在中继节点集合间的传输路径可作为拓扑网络的边，此不再赘述。
具体而言，本发明对采集数据交互历史记录的方式不做限定，可预先通过数据采集设备对各中继节点进行监测，记录不同时间段内各中继节点的数据交互量以及数据交互频率，此为现有技术，不再赘述。
具体而言，所述步骤S2中，根据公式（1）计算集合交互网络表征系数，
公式（1）中，E表示集合交互网络表征系数，C表示数据交互量离散差异值，P表示数据交互频率平均值，P0表示预设的数据交互频率标准阈值，Nm表示数据交互总量，Nm0表示预设的数据交互总量标准阈值，n表示传输路径段对应中继节点集合的中继节点总数量，Nei表示第i中继节点在所述时间段内的数据交互量，Ne0表示各中继节点在所述时间段内的数据交互量平均值，α表示交互总量权重系数，β表示离散差异值权重系数。
具体而言，中继节点的数据交互量为中继节点的接收数据总量以及发出数据总量，数据交互频率为时间段内中继节点接收数据的次数与发送数据的次数之和。
在本实施例中数据交互频率标准阈值P0为预先设定所得，其中，预先测定全部中继节点集合中全部中继节点在预定时间内的数据交互频率平均值ΔP，设定P0=g×ΔP。
数据交互总量标准阈值Nm0为预先设定所得，其中，构建若干传输路径，并计算各传输路径段中的中继节点数据交互总量并求解平均值ΔNm，设定Nm0=g×ΔNm，g表示偏移系数，1.15＜g＜1.3。
在本实施例中α取0.35，β取0.65。
本发明考虑中继节点集合中各中继节点的数据交互量离散差异值以及数据交互量计算交互网络表征系数，在实际情况中，不同的传输路径段因为接入设备的数据收发需求不同，以及接入设备可能存在一定的使用周期性，导致不同时间段内传输路径段中各中继节点的数据传输情况不同，进而，尤其是对应时间段内传输路径段整体数据交互量较高，并且数据交互量离散差异值较高的情况下，
传输路径段数据传输可能均匀性不佳，数据传输可能集中于部分中继节点之间，因此，本发明通过计算交互网络表征系数表征上述现象，为后续划分传输路径段的状态提供数据支持，便于后续适应性调整各传输路径段的传输方式，进而在提高传输效率的同时，减少传输拥堵、丢包的问题。
具体而言，在本实施例中，时间段的划分维度以单日为基准，时间段长度为1h，例如，单日可划分为24个时间段，单个时间段对应单个小时，此不再赘述。
具体而言，所述步骤S2中，划分传输路径段的状态的过程包括，将所述传输路径段对应的所述集合交互网络表征系数与预设的集合交互网络表征系数对比阈值进行对比，
若所述集合交互网络表征系数大于或等于所述集合交互网络表征系数对比阈值，则判定传输路径段为离散波动传输状态；
若所述集合交互网络表征系数小于所述集合交互网络表征系数对比阈值，则判定传输路径段为非离散波动传输状态。
具体而言，集合交互网络表征系数对比阈值E0在区间[1.5，2]内选定。
具体而言，所述步骤S3中选定当前待传输数据在中继节点集合间的传输方式包括，
若所述传输路径段为离散波动传输状态，则构建单个子传输通路；
若所述传输路径段为非离散波动传输状态，则构建多个子传输通路。
具体而言，所述步骤S3中，针对传输路径段选定单个接入节点以及单个输出节点的过程包括，
确定对应时间段内传输路径段首端对应中继节点集合的各中继节点与传输路径段末端对应中继节点集合的各中继节点之间的数据传输总量并排序；
由传输路径首端对应中继节点集合中选定接入节点，由传输路径末端对应中继节点集合中选定输出节点，所选定接入节点与输出节点之间的数据传输总量在排序中最小。
具体而言，数据传输总量为两中继节点在时间段内所传输数据的总量。
本发明划分传输路径段在不同时间段内的状态，并调整传输路径段的传输方式，在实际情况中，若对应时间段内传输路径段为离散波动传输状态，则传输路径段中的中继节点之间数据传输相对频繁，且，数据传输可能集中于部分中继节点之间，因此，采用并行传输方式可能导致多条子传输路径拥堵，尤其是数据传输相对集中的部分中继节点会加剧上述现象，且，由于传输情况的变化，上述情况会容易蔓延至较多子传输通路，进而容易产生传输拥堵、丢包，因此，本发明在上述情况下仅选定较优的单个子传输通路进行传输，减少传输拥堵、丢包的问题。
具体而言，所述步骤S3中，调整所述传输路径段所需子传输通路的数量，其中，
所需子传输通路的数量与所述传输路径段对应集合交互网络表征系数呈负相关。
在本实施例中，提供确定子传输通路数量的示例，
将所述集合交互网络表征系数E与预设的第一集合交互网络表征系数对比阈值E1以及第二集合交互网络表征系数对比阈值E2进行对比，
若E＞E2，则调整至第一传输通路数量Ns1，设定Ns1=[ns1×Ns0]；
若E1≤E≤E2，则调整至第二传输通路数量Ns2，设定Ns2=[ns2×Ns0]；
若E＜E1，则调整至第三传输通路数量Ns3，设定Ns3=[ns3×Ns0]：
其中，E1=0.6E0，E2=0.8E0，Ns0表示基准通路数量，基于中继节点集合中中继节点的数量确定，0＜Ns0＜Ns，Ns表示中继节点数量，ns1表示第一调整系数，ns2表示第二调整系数，ns3表示第三调整系数，0.2＜ns1＜0.4＜ns2＜0.6＜ns3＜0.8。
具体而言，所述步骤S3中，选定接入节点以及输出节点构建对应数量的子传输通路的过程包括，
确定对应时间段内传输路径段首端对应中继节点集合中各中继节点的数据交互量并排序，根据排序优先选定较小数据交互量对应的中继节点作为接入节点，
以及，确定对应时间段内传输路径段末端对应中继节点集合中各中继节点的数据交互量并排序，根据排序优先选定较小数据交互量对应的中继节点作为输出节点。
在本实施例中，接入节点的数量与当前传输路径段所需传输通路的数量相同，输出节点的数量与邻接的下一传输路径段所需传输通路的数量相同，以保证有足够量节点构建对应数量的子传输通路，且每个输出节点均有与之对应的输入节点。
例如，以5个接入节点、3个输出节点为例，各接入节点序号为J1，J2,J3，J4，J5，输出节点序号为S1，S2，S3，J1与S1构成子传输通路，J2与S2构成子传输通路，J3与S3构成子传输通路，J4与S1、S2或S3中的任一输出节点构成子传输通路，J5与S1、S2或S3中的任一输出节点构成子传输通路。
具体而言，所述步骤S3中，根据公式（2）计算传输表征参数，
公式（2）中，D表示传输表征参数，G表示数据丢失率，G0表示预设的标准数据丢失率，T表示传输延迟，T0表示预设的标准传输延迟。
具体而言，数据丢失率为传输路径段的各子传输通路的数据丢失率平均值，数据传输延迟为各子传输通路的传输延迟平均值。
具体而言，标准数据丢失率G0以及标准传输延迟T0为预先设定所得，其中，采集获取若干处于非离散波动传输状态下传输路径段的数据交互历史记录，确定所需子传输通路数量以及对应的子传输通路，计算各子传输通路的数据丢失率平均值ΔG，以及各子传输通路的传输延迟平均值ΔT。
设定G0=z×ΔG，T0=z×ΔT，z表示精度系数，0.75＜z＜0.9。
具体而言，所述步骤S4中，判定是否符合传输标准的过程包括，
若所述传输表征参数大于预设的传输表征参数阈值，则判定不符合传输标准，
若判定传输路径段不符合传输标准，则减小传输路径段所需子传输通路的数量，减小量可以为原有传输通路数量的一半，在实际情况中，每个子传输通道都可能会发生延迟以及丢包，尤其是随着传输通路数据传输情况的变化，若采用较多的子传输通路在一定程度上会增加延迟以及丢包的可能性，当然在减少通路的同时也可以降低数据传输速率，以进一步优化数据传输质量，此不再赘述。
具体而言，在本实施例中，传输表征参数阈值在区间[1.65，1.85]内设定。
本发明在对应时间段内传输路径段为非离散波动传输状态，根据集合交互网络表征系数适应性的调整传输路径段所需子传输通路的数量，采用多子传输通路并行传输的方式，在上述情况下，并行传输所受影响较小，并且，实时计算传输表征参数，对传输通路的数量进行适应性修正，在提高传输效率的同时，减少传输拥堵、丢包的问题。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种中继网络传输优化方法，其特征在于，包括：
步骤S1，构建中继节点集合的拓扑网络，确定传输路径，所述传输路径途经若干中继节点集合，各所述中继节点集合包含若干中继节点；
步骤S2，根据传输路径段对应中继节点集合在不同时间段内的数据交互历史记录计算集合交互网络表征系数，根据所述集合交互网络表征系数划分传输路径段在不同时间段内的状态，所述传输路径段由两个中继节点集合构成，所述数据交互历史记录包括中继节点集合中各中继节点的数据交互量离散差异值以及数据交互频率平均值；
步骤S3，根据所述传输路径中各传输路径段在当前时间段内的状态选定当前待传输数据在各传输路径段的传输方式，包括，
针对传输路径段选定单个接入节点以及单个输出节点，构建单个子传输通路；
或，根据传输路径段对应集合交互网络表征系数调整所述传输路径段所需子传输通路的数量，选定接入节点以及输出节点构建对应数量的子传输通路；
步骤S4，实时监测待传输数据在存在多个子传输通路的传输路径段的数据丢失率以及传输延迟以计算传输表征参数，根据所述传输表征参数判定传输路径段是否符合传输标准，调整传输路径段所需子传输通路的数量。
2.根据权利要求1所述的中继网络传输优化方法，其特征在于，所述步骤S2中，根据公式（1）计算集合交互网络表征系数，
公式（1）中，E表示集合交互网络表征系数，C表示数据交互量离散差异值，P表示数据交互频率平均值，P0表示预设的数据交互频率标准阈值，Nm表示数据交互总量，Nm0表示预设的数据交互总量标准阈值，n表示传输路径段对应中继节点集合的中继节点总数量，Nei表示第i中继节点在所述时间段内的数据交互量，Ne0表示各中继节点在所述时间段内的数据交互量平均值，α表示交互总量权重系数，β表示离散差异值权重系数。
3.根据权利要求1所述的中继网络传输优化方法，其特征在于，所述步骤S2中，划分传输路径段的状态的过程包括，将所述传输路径段对应的所述集合交互网络表征系数与预设的集合交互网络表征系数对比阈值进行对比，
若所述集合交互网络表征系数大于或等于所述集合交互网络表征系数对比阈值，则判定传输路径段为离散波动传输状态；
若所述集合交互网络表征系数小于所述集合交互网络表征系数对比阈值，则判定传输路径段为非离散波动传输状态。
4.根据权利要求1所述的中继网络传输优化方法，其特征在于，所述步骤S3中选定当前待传输数据在中继节点集合间的传输方式包括，
若所述传输路径段为离散波动传输状态，则构建单个子传输通路；
若所述传输路径段为非离散波动传输状态，则构建多个子传输通路。
5.根据权利要求1所述的中继网络传输优化方法，其特征在于，所述步骤S3中，针对传输路径段选定单个接入节点以及单个输出节点的过程包括，
确定对应时间段内传输路径段首端对应中继节点集合的各中继节点与传输路径段末端对应中继节点集合的各中继节点之间的数据传输总量并排序；
由传输路径首端对应中继节点集合中选定接入节点，由传输路径末端对应中继节点集合中选定输出节点，所选定接入节点与输出节点之间的数据传输总量在排序中最小。
6.根据权利要求1所述的中继网络传输优化方法，其特征在于，所述步骤S3中，调整所述传输路径段所需子传输通路的数量，其中，
所需子传输通路的数量与所述传输路径段对应集合交互网络表征系数呈负相关。
7.根据权利要求1所述的中继网络传输优化方法，其特征在于，所述步骤S3中，选定接入节点以及输出节点构建对应数量的子传输通路的过程包括，
确定对应时间段内传输路径段首端对应中继节点集合中各中继节点的数据交互量并排序，根据排序优先选定较小数据交互量对应的中继节点作为接入节点，
以及，确定对应时间段内传输路径段末端对应中继节点集合中各中继节点的数据交互量并排序，根据排序优先选定较小数据交互量对应的中继节点作为输出节点。
8.根据权利要求1所述的中继网络传输优化方法，其特征在于，所述步骤S3中，根据公式（2）计算传输表征参数，
公式（2）中，D表示传输表征参数，G表示数据丢失率，G0表示预设的标准数据丢失率，T表示传输延迟，T0表示预设的标准传输延迟。
9.根据权利要求1所述的中继网络传输优化方法，其特征在于，所述步骤S4中，判定是否符合传输标准的过程包括，
若所述传输表征参数大于预设的传输表征参数阈值，则判定不符合传输标准。
10.根据权利要求1所述的中继网络传输优化方法，其特征在于，所述步骤S4中，若判定传输路径段不符合传输标准，则减小传输路径段所需子传输通路的数量。
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