CN1984020A - 一种传输数据的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传输数据的方法，以解决现有技术中因不能根据业务类型的差异化选择路由传输数据，导致无法充分利用网络资源和影响业务质量的问题；该方法由源节点确定业务类型和获取对应的传输参数，并产生路由选择请求，然后至少根据所述传输参数选择从源节点到目的节点的路由；以及根据选择的路由在源节点与目的节点之间建立相应的传输链路，并通过所述传输链路传送数据。本发明还同时公开了一种传输数据的装置。

Description

一种传输数据的方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域的数据传输技术，尤其涉及传输数据的方法及装置。

背景技术

无线通信系统中，根据信源和信宿之间通信的路径，可以分为两种结构：一种是信源和信宿可以直接进行通信的网络结构，比如蜂窝结构；另外一种结构下，根据情况，信源和信宿之间通信可能需要通过中间节点进行消息转发(下文简称第二种网络为转发网络)。如图1所示，相连接的两个节点表示该两个节点之间可以通过无线链路建立连接，显然，转发网络典型的呈现网状结构。现在通信领域研究的多跳网络、Ad hoc网络等属于这种网络结构。在转发网络中，由于信源节点和信宿节点之间可能存在多个中间节点，信源节点和信宿节点之间的路由可能不是唯一的，因此，这就需要进行路由选择。

现有的路由算法有很多种，思路大致相同：在一定的判定准则(如：跳数、干扰、发射能量、业务质量QoS约束模型等)下，选择符合准则的最优路径(跳数最少、干扰最少、发射能量最少等)。这些采用不同准则的路由算法，可以为系统带来一定的益处，比如，跳数最少的路由算法简单，便于实现；干扰最少算法可以提供系统整体流量；而发射能量最少算法可以降低节点的发射功率要求；符合QoS约束模型的路由可以满足多个QoS参数要求。上述算法中，都着眼于提高系统的某一个或几个方面性能，并没有综合考虑网络和其他方面因素，比如：网络承载的不同业务种类。

以业务种类因素为例，在任何网络中要承载某种业务，必须首先保证业务的QoS。业务的QoS参数包括：平均速率、最大/最小速率、时延、抖动、误码率等。不同业务对这些参数的要求是不同的。根据不同业务的QoS要求，3GPP、WiMAX等都对业务进行了分类，如表1和表2所示。无论何种系统何种业务，都是通过各个协议层采取各种措施来共同保障业务的QoS。比如：平均速率MAC的调度和物理层的编码关系较大，误码率与物理层采用的编码调制等技术和MAC层采用的传输应答机制关系较大，而时延和抖动则与网络的路由、MAC的调度和物理层技术都有关系。在转发网络中，由于路由的不确定性，路由对时延的影响更为明显，同时，由于转发网络中的无线链路和网状结构特点，用户选择不同路由，直接影响系统干扰分布、空间资源利用状况，这样用户数据的平均速率、最大/最小速率、时延、抖动、误码率都会受到影响，路由对整个系统的QoS影响都是明显的。由于转发网络中业务的多样性决定了QoS的多样性，选择合适的路由，保障网络中多样性的QoS，是路由算法要解决的重点问题。

                           表一

业务名称	Conversational	Streaming	Interactive	Background
					特征	双向业务，延时和抖动都要在人可感觉范围内	连续的单向数据流，对延时要求不是很高，对抖动要求较高	请求应答模式，信息往返控制在规定范围内，对抖动无要求，较低误码率	后台运行，对延时要求很低，对抖动无要求，较低误码率
应用	语音业务、可视电话	单向的视频流业务	WWW，网络游戏、对数据库的访问等	E-Mail、发送短消息、下载文件

                              表二

业务名称

UGS

rtPS

Extended

nrtPS

BE

			rtPS
						特征	实时，周期性，固定大小	实时，周期性，可变大小	实时，周期性，可变大小	可容忍延迟，可变大小，有最小数据率	无最小数率
应用	T1/E1，无静音压缩的VOIP	MEPG	有静音压缩的VOIP	FTP	其他

在路由算法研究初期，判定准则一般以一种准则为主作为选取路由的准则。比如：跳数最少、系统流量最大、发射能量最少、干扰最少、信道质量最好等。如，现有技术中的无线网格的最佳路由选择方法采取以中间节点最少为主、以信号强度最大为辅的准则，其具体步骤为：首先由无线网格中的无线设备获取无线网格中其他无线设备的接收信号强度；在选择两个无线设备之间的路由时，判断两个无线设备之间的可选路由是否为一条以上，如果是，则选择中间节点最少的路由，并判断该路由是否为一条以上，如果是，则根据各条路由中各个中间节点的接收信号强度选择最佳路由，否则，直接选择该路由作为当前传输信号的最佳路由；如果可选路由只有一条，则直接选择该路由，并结束处理。

上述采用一种准则为主的路由方式，存在片面优化某种系统性能但同时降低其他系统性能的问题。实际上，在无线转发网络中，在某些情况下，很多因素是不能兼顾的，比如：在保证时延的准则下，会选择延迟最小(或中间节点最小)的路由，但大量的数据选择同一路由或同一跳，会使此处链路的干扰特别大，信道质量恶化，造成误码率的提高，系统流量减少，用户速率受到影响，而与此同时，在网络的其他地方，有可能出现链路空闲而无数据可传的状况。如图2所示，当节点3、4、5、6与节点0进行通信时，如果采用中间节点最少的路由，则节点0和节点10之间的链路负载就会较大，而在网络其他节点处的链路，如节点6和节点7之间的链路负载较少，可以承载更多数据。而如果采用干扰最少(系统流量最大)准则时，系统整体流量会较大，但是不能保证用户数据的时延。所以采用一种准则为主的路由模式，在信源与信宿之间只建立一条路由，从整体来看，并不能充分利用系统的资源。

目前，出现了综合考虑多种准则的QoS路由方法，这些路由方法的基本思路是以多个QoS因素作为准则，试图找到同时满足多个QoS因素的路由方法。如，基于移动Ad hoc网络的分布式QoS多播路由方法提供了一种统一的方法以满足多跳网络内的QoS要求，该方法通过给定目标函数，对连接参数综合优化，来为所请求的连接确定至少三个协议层上的连接参数，包括路径、信道以及至少一个物理链路参数。通过将物理连接参数与恰当设计的约束相结合，还可以仔细地考虑干扰的问题，以便真正确保已有连接和新连接基本上无干扰的通信。而一种跨层综合式无冲突中路径选择方法确定路由的步骤为：首先确定QoS约束多播路由方法的网络模型，约束条件可以是可用带宽、链路传输延迟、分组丢失率、抖动、网络代价等不同的网络特征值度量；然后确定网络状态信息，网络状态信息是指与网络当前的状态有关的各种信息，是分布式路由方法的基础；随后确定回路检测方法。在该方法中，由于各个节点依靠本地维护的全局信息独立计算可行路径，因此由于信息不一致可能造成回路，该方法所有被搜索的可行路径是无环的；最后降低计算复杂性。

虽然综合考虑多个准则的QoS路由方法兼顾了系统多个性能，相对于单一准则的路由方法在QoS保障方面有了改进，但是其存在一个明显缺点：没有考虑不同业务的QoS要求不同，对路由的要求也是不同的。显然，当不同种类业务数据需要路由时，它们的路由准则会发生变化，对所有业务种类采用同一种路由准则或准则的相同参数都是不妥的，需要根据它们的不同需求，分别为不同业务建立差异化的路由。

总之，现有技术在确定传输数据的路由过程中，对路由准则的选取要么以某种QoS因素为主、要么兼顾了多个QoS因素但不考虑业务种类的差异化，但都忽略了不同业务类型对QoS要求不同而引起的对路由的不同要求，导致不能充分利用网络资源和影响业务质量。

发明内容

本发明提供一种传输数据的方法，以解决现有技术中因不能根据业务类型的差异化选择路由传输数据，导致无法充分利用网络资源和影响业务质量的问题。

本发明提供以下技术方案：

一种传输数据的方法，包括如下步骤：

源节点确定业务类型，根据该业务类型得到相应的传输参数，并产生路由选择请求；

至少根据所述传输参数选择从源节点到目的节点的路由；以及

根据选择的路由在源节点与目的节点之间建立相应的传输链路，并通过所述传输链路传送数据。

根据上述方法：

将所述传输参数结合当前的网络状态信息选择从源节点到目的节点的路由。

针对同一业务选择多条路由时，源节点分割待发送的业务数据并通过不同的路由将数据传送到目的节点，由目的节点对数据进行合并。

选择多条路由时进一步确定每条路由传输的数据量，源节点依据各路由传输的数据量向对应的传输链路发送数据；和/或，选择多条路由时进一步确定对数据的分割方式，源节点依据分割方式分割业务数据。

在一次业务的传输过程中，当网络状态发生变化时重新选择路由和建立相应的传输链路。

所述路由为从源节点经过中继节点到达到目的节点的路由；或者，所述路由为从源节点直接到达目的节点的路由。

一种传输数据的装置，包括：维护单元、数据实体、路由选择器和数据传输单元；所述维护单元用于维护网络状态信息；所述数据实体用于产生路由选择请求和将待发送数据传送给数据传输单元；所述路由选择器用于根据所述路由选择请求中携带的传输参数和所述网络状态信息，选择从源节点到目的节点的路由；所述数据传输单元用于根据选择的路由建立传输链路，并向传输链路发送数据。

所述装置进一步包括用于接收其他设备传送的数据的接收单元。

本发明根据业务类型和网络状态在源节点和目的节点之间选择路由传输数据，可以针对不同类型业务的差异化选择不同的路由，从而采用最优的路由传输业务数据，能够充分利用系统资源，提高业务质量和系统容量。

附图说明

图1为现有技术中转发网络的结构示意图；

图2为现有技术中中间节点最少路由示意图；

图3为本发明实施例中数据传输装置的结构示意图；

图4为本发明实施例中传输数据的流程图；

图5A、图5B为本发明实施例中选择针对不同类型业务选择路由传输数据的路由示意图。

具体实施方式

为了解决现有无线传输中因在两个节点的同一方向选择传输数据的路由时不能充分利用系统资源的问题，本发明在源节点和目的节点之间的同一方向上，在源节点确定业务类型后，根据该业务类型获得相应的传输参数并依据该参数选择路由。为了保证业务质量(QoS)，较佳的方式是将所述传输参数和当前的网络状态信息选择路由。

以下以根据业务类型确定的传输参数和当前的网络状态信息选择路由为例对本发明进行详细说明。

参阅图3所示，网络中作为节点的数据传输装置包括(目的节点的数据传输装置与源节点相同，部分结构未示出)：维护单元30、数据实体31、路由选择器32、数据传输单元33和数据接收单元34。

维护单元30用于维护和更新用于路由选择的网络状态。网络状态信息可以包括：节点的资源利用状况和节点之间的链路状况。节点的资源包括功率、存储器、和处理器资源等；节点之间的链路状况包括：节点之间的跳数、链路的传播损耗、链路的干扰、链路的无线资源利用情况、链路不同业务的误码率、链路的流量和链路的延迟等。

数据实体31用于产生发送端的数据，发起数据传输请求和路由选择请求。发送端的数据实体31根据传输数据属性确定数据传输关键参数，并传送给路由选择器32；发送端的数据实体31将产生的数据传送给数据传输单元33。接收端的数据实体31负责处理来自发端的数据。

路由选择器32用于根据网络状态和数据传输关键参数，选择最合适的从源节点到目的节点的路由，并将确定的路由送给数据传输单元33。在针对同一类型数据建立多条路由时，路由选择器32会同时将各路由传输的数据量和/或不同路由传输数据的分割方式等参数发给数据传输单元，这个传输的数据量可能是每路由输出数据的绝对大小，也可能各路由传输数据的相对值，分割方式可以是随机、确定或混合方式。路由选择器32所确立的路由，可以是从源节点不经过中继节点直接到达目的节点，也可以是从源节点经过若干中继节点后到达目的节点。

数据传输单元33用于接收数据实体31发来的数据，并根据路由选择器32所选择的路由和每路由传输的数据量、数据分割方式等，建立从源节点经中继节点(也可能不需要中继节点)达到目的节点的物理链路，对数据进行分割，在不同链路进行数据传输。

数据接收单元34用于接收经一条或多条路由从源节点或中继节点传来的数据，并将其送给本端对应的数据实体31进行处理。如果源节点的数据通过分割而在不同路由传输，则数据接收单元34合并不同路由的数据恢复数据原有格式后再送给本端的数据实体31。

在本实施例中，路由选择器32将传输参数和网络状态信息作为路由算法的输入，因此，不同的业务类型(其传输参数不同)和不同的当前网络状态信息可能会得到不同的路由。

参阅图4所示，在源节点和目的节点之间传输数据的处理过程如下：

步骤400、源节点和目的节点之间需要建立某种类型的数据链接，源节点的数据实体31向路由选择器32发起路由选择请求，同时将该数据(包含业务数据和信令数据)的传输参数，例如最大时延、误码率、最大/最小速率、抖动等，传送给路由选择器32。

步骤410、路由选择器32接收到数据实体31发来的路由选择请求后，根据维护单元30中的网络状态信息和数据传输关键参数，选择最合适的从源节点到目的节点的路由，并将确定的路由送给数据传输单元33。

针对同一业务数据，路由选择器32可能会根据网络状态(例如为了平衡业务流或降低干扰)确立多条路由，路由选择器32会同时将各路由传输的数据量发给数据传输单元。

步骤420、数据传输单元33接收数据实体31传送的数据，并根据路由选择器32所选择的路由建立从源节点到目的节点的物理链路进行数据传输。

从源节点到目的节点的物理链路可能经中继节点，也可能不经过中继节点。

步骤430、目的节点中的数据接收单元34接收数据并将其传送给本端的数据实体31。如果源节点的数据通过分割而通过不同路由传输，则数据接收单元34合并不同路由的数据后再送给本端的数据实体31。

在一次业务传输过程中，当网络状态发生变化时，路由选择器32进一步判定路由算法相关的网络状态变化是否已经超过一定门限。如果没有超过一定门限，就保持路由；如果超过，结合业务特点来判断是否要重现选择路由，如果要重新选择路由，则重复上述步骤410～430的路由选择和传输过程，重新选择合适的路由并传送给数据传输单元33。

当在源节点和目的节点之间建立多种类型数据时，每次有新的数据类型或同一类型的不同业务实例要传输，重复上述步骤400～430的路由选择和传输过程。各类型的数据可能会在同一路由传输，也可能会由不同路由传输。

下面以具体实例进一步说明本发明的优点：

参阅图5A所示，在源节点A和目的节点B之间要同时建立两种类型的业务：语音和电子邮件。语音对时延、抖动的要求较高，但误比特率(BER)要求较低，而电子邮件对BER要求较高，对时延、抖动不敏感。

在节点A和B之间存在两条路由，第一条路由：A-＞C-＞B，第二条路由A-＞D-＞E-＞B。其中，第一条路由时延短、  信道波动不大，但链路质量差，第二条路由时延长、但链路质量好。在现有技术中，两节点之间只建立一条路由，因此只会选择第一条路由或第二条路由来同时传输语音和电子邮件，这样难以同时满足两种业务的要求。而采用本发明，路由选择器32根据语音业务的时延传输参数和当前的网络状态信息，就可以根据跳数最少准则为该业务选择第一条路由；路由选择器32根据电子邮件业务的BER参数和当前的网络状态信息，就可以根据链路质量最优原则为该业务选择第二条路由，这样可以同时满足两种业务的要求。

参阅图5B所示，在节点A和节点B之间存在大数据量的实时流媒体业务，此业务数据传输量大，对时延和抖动要求也比较高。如果按现有技术在节点A和节点B之间只建立一条路由，则会因链路容量有限而无法及时完成数据传输，导致数据大量积压，无法满足实时性要求。采用本发明，节点A的路由选择器32发现此时网络中无线资源利用率很低，同时，各条无线链路质量较高，则会根据链路的无线资源利用情况、链路的流量和链路的延迟等网络状态信息，在满足延迟、抖动、BER等多个QoS最低要求的情况下，选择多条路由A-＞C-＞B、A-＞D-＞B和A-＞E-＞B传送给数据传输单元33，数据传输单元33将该业务分割，利用三条路由同时传输该业务，这样可以保证这种大数据量的实时业务的实时传输。

在现有技术中，缺省认为在同一方向对所有业务源节点和目的节点之间只存在同一种路由，因此造成了不能充分利用系统资源的缺点。本发明引入在源节点和目的节点之间在同一方向根据业务的传输参数和网络状态可建立多条路由，相对现有技术，本发明可以更好的利用网络资源，保证用户业务质量和提高系统容量。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1、一种传输数据的方法，包括如下步骤：

源节点确定业务类型，根据该业务类型得到相应的传输参数，并产生路由选择请求；

至少根据所述传输参数选择从源节点到目的节点的路由；以及

根据选择的路由在源节点与目的节点之间建立相应的传输链路，并通过所述传输链路传送数据。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述传输参数结合当前的网络状态信息选择从源节点到目的节点的路由。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，针对同一业务选择多条路由时，源节点分割待发送的业务数据并通过不同的路由将数据传送到目的节点，由目的节点对数据进行合并。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，选择多条路由时进一步确定每条路由传输的数据量，源节点依据各路由传输的数据量向对应的传输链路发送数据；和/或

选择多条路由时进一步确定对数据的分割方式，源节点依据分割方式分割业务数据。

5、如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，在一次业务的传输过程中，当网络状态发生变化时重新选择路由和建立相应的传输链路。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，在网络中广播网络状态信息，各节点维护整个网络的状态信息或各节点仅维护邻节点的状态信息。

7、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述路由为从源节点经过中继节点到达到目的节点的路由；或者，所述路由为从源节点直接到达目的节点的路由。

8、一种传输数据的装置，包括：维护单元、数据实体、路由选择器和数据传输单元；

所述维护单元用于维护网络状态信息；

所述数据实体用于产生路由选择请求和将待发送数据传送给数据传输单元；

所述路由选择器用于根据所述路由选择请求中携带的传输参数和所述网络状态信息，选择从源节点到目的节点的路由；

所述数据传输单元用于根据选择的路由建立传输链路，并向传输链路发送数据。

9、如权利要求8所述的装置，其特征在于，该装置还包括：

数据接收单元，用于接收其他装置传送的数据。

10、如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述路由选择器针对同一业务选择多条路由时，所述数据传输单元进一步分割待发送的业务数据并分发到不同的传输链路。

11、如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述数据接收单元从不同的传输链路接收到同一业务的数据时，进一步合并接收到的数据。

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