WO2007140698A1

WO2007140698A1 - Procédé de transmission des données et appareil et système correspondants

Info

Publication number: WO2007140698A1
Application number: PCT/CN2007/001549
Authority: WO
Inventors: Yanling Lu; Shulan Feng
Original assignee: Huawei Technologies Co., Ltd.
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2007-12-13
Also published as: CN1984020A

Description

传输数据的方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种无线传输数据的技术。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。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。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。

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，其具体步驟为：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，在网絡的其他地方，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，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驟为：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；然后确定网絡状态信息，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，需要才居它们的不同需求，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

本发明实施例提供一种传输数据的方法、装置及系统，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。

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在所述源节点与目的节点之间选择路由；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。

一种传输数据的装置，包括：

数据实体，用于产生路由选择请求和传送待发送数据；

路由选择器，用于根据所述数据实体产生的路由选择请求所携带的传输参数选择传送数据的路由；

数据传输单元，用于根据所述路由选择器选择的路由建立传输链路，并经所述传输链路发送所述数据实体传送来的待发送数据。

一种数据传输系统，包括：

源节点，用于确定业务类型和根据业务类型得到相应的传输参数，并至少根据所述传输参数在本源节点与目的节点之间选择路由，根据选择的路由建立的传输链路和经该传输链路发送数据；

目的节点，用于从所述传输链路接收源节点发送的数据。

一种数据传输系统，包括：

源节点，用于确定业务类型和根据业务类型得到相应的传输参数，并至少根据所述传输参数选择在本源节点与目的节点之间选择路由，以及向根据选择的路由所建立的传输链路发送数据；

目的节点，用于从所述传输链路接收源节点发送的数据。

本发明实施例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，提高业务盾量和系统容量。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

为了在两个节点的同一方向选择传输数据的路由时能充分利用系统资源，本实施例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，至少根据该业务类型获得相应的传输参数并至少依据该参数选择路由。其中， ^艮据业务类型可以得到业务所需的 QoS参数，如最大 /最小 /平均速率、时延、抖动、误码率、误比特率等；传输参数可以包括： QoS 参数、传输此种业务消耗的最大能量 /功耗、能量 /功耗等级、所需带宽、所需安全等级等之一或任意组合。同一种业务类型所需的传输参数可以不同。为了保证业务质量（QoS )，进一步可以将所述传输参数和当前的网络状态信息相结合来选择路由。网络状态信息可以包括：网络拓朴结构、相关节点剩余能量、相关链路的干扰和负载情况等之一或任意组合。

以下以根据业务类型所需传输参数和当前的网络状态信息相结合选择路由为例进行详细说明。

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,选择合适的路由，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条路由输出数据的绝对大小，也可能各条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。在集中式路由选择方式中，由源节点选择到目标节点的所有路由；在分布式的路由选择方式中，源节点选择某一段路由，然后向中间节点（或称下游节点）发送携带传输参数和当前的网络状态信息的路由选择请求，由中间节点选择另一段路由，以此类推，至到完成源节点到目标节点的路由逸择。因此，路由选择器 32所选择的路由，可以是从源节点不经过中间节点直接到达目的节点的路由，也可以是从源节点经过若干中间节点后到达目的节点的路由，还可以是从源节点到某一中间节点的路由。当路由选择选择的是源节点到某中间节点的路由时，中间节点在功能上是图 3 中的目的节点。中间节点进一步选择到下一个中间节点或目的节点的路由时，中间节点在功能上可以通过图 3中的源节点来实现。

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）达到目的节点或中间节点的物理链路，对数据进行分割，在不同链路进行数据传输。数据传输单元 33中可包括一个分割单元（图中未示出），当路由选择器 32针对同一业务选择多条路由时，该分割单元分割待发送的业务数据，然后将分割后的数据分发到不同的传输链路。当然分割单元也可以独立于数据传输单元 33。选择多条路由时，为了保证各条路由间独立性，可以选择节点不相交的多条路径（指各条路由除了共享源节点和目的节点，相互之间没有其他任何共享节点）；为了选择筒便，可以选择相交路由（指各条路由之间有共享链路）；介于这两者之间的是多条链路不相交路由（指各条路由之间没有任何共享链路，但可能有共享节点）。分割单元分割数据时，可以将业务的所有数据顺序在同一条路由中发送，不同路由间重复发送；可以将业务流循环分割，等分到不同路由中发送；可以根据每条支路的不同带宽，根据带宽比例分割业务流到不同路由。

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。数据接收单元 34中可包括一个合并单元（图中未示出），当源节点的数据通过分割而在不同路由传输时，该合并单元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。当然，合并单元也可以独立于数据接收单元 34。

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）、不同传输参数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一个实例如下：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、带宽、功耗、安全等级等之一或任意组合，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（例如，网络拓朴结构、相关节点剩余能量）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可能会根据传输参数和网络状态（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。

如果路由选择器 32选择了多条路由，则数据传输单元 33将建立多条物理链路，分割单元将数据分割后再传送。分割时可以将业务流循环分割，等分到不同路由中发送；也可以^ ^据每条支路的不同带宽，根据带宽比例分割业务流到不同路由。

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可以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，每次有新的业务类型或同一类型的不同业务实例要传输时，可重复上述步骤 400 ~ 430的路由选择和传输过程。不同的业务类型、不同传输参数和不同网络状态下会有多种路由，而在同一种路由方式下，可以同时存在多条路由。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。下面以一个具体实例进一步说明本实施例的技术方案。

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，假定第一条路由时延短、信道波动不大，但链路盾量差，第二条路由时延长、但链路质量好。在现有技术中，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。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，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 QoS最低要求和传输参数的情况下，发现有多条链路可以满足要求，此时就可以选择多条路由 A->C- >B、 A->D -〉 B和 A->E->B，并将选择的路由信息传送给数据传输单元 33,数据传输单元 33根据所述路由信息将该业务分割，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。本发明实施例中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种路由，在同一种路由方式下可以进一步釆用多条路由，相对现有技术，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

权利要求

1、一种传输数据的方法，包括如下步骤：

至少才艮据所述传输参数在所述源节点与目的节点之间选择路由；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，进一步将所述传输参数结合当前的网络状态信息，在所述源节点与目的节点之间选择路由。

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，并根据所述多条路由分别将已分割的待发送业务数据传送到目的节点。

4、如权利要求 3所述的方法，其特征在于，所述目的节点进一步合并从所述多条路由接收到的业务数据。

5、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能够传输的数据量，源节点依据各条路由能够传输的数据量向对应的传输链路发送数据。

6、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对数据的分割方式，源节点依据分割方式分割业务数据。

7、如权利要求 1至 6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。

8、如权利要求 7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。

9、如权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述传输参数包括：服务质量参数、传输业务消耗的最大能量 /功耗、能量 /功耗的等级、所需带宽、所需安全等级之一或任意组合。

10、如权利要求 2所述的方法，其特征在于，所述网络状态信息包括：网络拓朴结构、相关节点剩余能量、相关链路的干扰和负载情况之一或任意组合。

11、一种传输数据的装置，包括：

数据实体，用于产生路由选择请求和传送待发送数据；

路由选择器，用于根据所述数据实体产生的路由选择清求所携带的传输参数选择传送数据的路由；

12、如权利要求 11所述的装置，其特征在于，还包括：

维护单元，用于维护网络状态信息；其中，所述路由选择器将所述传输参数结合当前的网络状态信息选择传送数据的路由。

13、如权利要求 11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。

14、如权利要求 11-13任一项所述的装置，其特征在于，该装置还包括：分割单元，用于在所述路由选择器针对同一业务选择多条路由时，分割待发送的业务数据并分发到相应的多条传输链路。

15、如权利要求 14所述的装置，其特征在于，该装置还包括：合并单元，用于从多条传输链路接收到同一业务的数据时，合并从所述多条传输链路接收到的同一业务的数据。

16、一种数据传输系统，其特征在于，包括：

源节点，用于确定业务类型和根据业务类型得到相应的传输参数，并至少根据所述传输参数在本源节点与目的节点之间选择路由，根据选择的路由建立的传输链路和经该传输链路发送数据；目的节点，用于从所述传输链路接收源节点发送的数据。

17、如权利要求 16所述的数据传输系统，其特征在于，所述源节点进一步将所述传输参数结合当前的网络状态信息选择路由。

18、如权利要求 16所述的数据传输系统，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根据所述多条路由分别发送已分割的待发送业务数据；所述目的节点进一步合并从所述多条路由接收到的数据。

19、如权利要求 16-18任一项所述的数据传输系统，其特征在于，所述源节点选择从本源节点到目的节点的所有路由；或者，所述源节点选择从本源节点到中间节点的路由，由中间节点选择后续的路由。