用于增强自组织网络数据传输能力的方法及系统

技术领域

本发明涉及网络技术领域，具体地，涉及一种用于增强自组织网络数据传输能力的方法。

背景技术

无线自组织网络是由若干个无线终端构成的一个临时性，无中心的网络，网络中亦不需要任何基础设施。此网络具有高移动，高便捷，容易构建等特点。

现有专利文献CN201410040022公开了一种多信道同步媒质接入方法及节点，提出了一种同频段多信道的方法实现多个节点同时收发，实现了在多跳传输场景下传输吞吐量的提升，该专利关注了物理层多信道同时收发。自组织网络多跳传输基本方法如下：对于一个链式组网的拓扑结构如图4所示，链式拓扑上依次有A，B，C，D等4个节点，原始数据从A传递到D，数据传输顺序依次由A传递到B，再由B传递到C，再由C传递到终点D。在此过程中经过了3个传递周期，每个传递周期只有两个节点在收发数据，另两个节点不收发数据。具体到源数据节点A，在节点B给节点C传输数据期间，A处理等待状态，即使A有数据传输需求，其也无法将数据传递给B，因为B正在传数据给C。因此对于持续性传输需求，例如视频流数据传输，源数据节点A只有一半的机会在发送数据。

自组织网络的网络拓扑与路由选择：对于自组织网络，常见的网络拓扑除了上面提到的链式组网，还有网状组网，星型组网以及混合型组网。自组织网络拓扑是复杂且频繁变化的。每次有数据需要传输时先要选择一条最佳路由，最佳路由是指按照一定的规则选择出一条从数据源节点到终点的传输路径，然后数据通过这一条路径进行传输。数据传输过程中依然会遇到如上一节所述的问题。

现有技术源节点和终点节点都只有一半的时间在收发数据，不能充分发挥多信道的同步传输的能力，传输效率较低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种增强的多跳数据传输方法。

根据本发明提供的一种用于增强自组织网络数据传输能力的方法，其特征在于，包括：

选择步骤：选择两条不同的路径作为路径集合{第一路径，第二路径}；

发送步骤：在源数据第一节点上，将发送数据拆分为两部分并添加头部信息后形成{第一数据，第二数据}，第一数据在第一路径上发送，即第一节点将第一数据发送给第二节点。

传递步骤：第一数据发送给第二节点成后，第二节点继续传递第一数据给第三节点，与此同时第一节点将第二数据在第二路径发送给第五节点；两个过程完成后，第一路径中，第三节点将第一数据发送给第四节点；第二路径中，第五节点将第二数据发送给第六节点；

合并步骤：第二路径中，第六节点将第二数据发送给第四节点后，第四节点将第一数据和第二数据根据头部信息进行合并后得到完整数据。

优选的，所述选择步骤包括发送端节点的路径管理步骤；

其中，发送端节点的路径管理步骤包括：

选择路径步骤：依据网络拓扑图为数据传输选择一条或多条可到达数据接收模块的路径；

评估步骤：周期性持续性评估每条路径是否可通达，将不可通达的路径从路径集合中删除，将可通达的新路径添加进路径集合；

收集步骤：收集每条路径的传输能力信息，然后综合评估每条路径的传输能力；所述传输能力信息包括：数据丢失率，延时，多跳的跳数，无线信号质量；

分发步骤：执行数据分发的功能，依据每条路径的传输能力进行数据分发传输；

重新选择步骤：对于传输丢失的数据，发送端节点的路径管理步骤将重新选择路径集合中其他路径进行重新发送。

优选的，所述发送步骤中，

源数据相应的被拆分为对应的一份或多份分别在各个路径上传输；

其中，源数据被拆分为多份时，拆分方法按照均分的方法，或者按照每条路径的传输能力进行分配，然后对拆分后的数据进行编号；

传输能力与数据丢失率、延时、多跳的跳数、无线信号质量相关；

所述头部信息包括：发送数据长度、发送数据拆分数量、每个拆分数据的编号以及拆分数据的长度。

优选的，每一条传输路径所经历的多跳数为三跳，或者是从起点到终点的若干跳。

优选的，所述合并步骤包括数据的终点节点的数据收集步骤；

其中，数据的终点节点的数据收集步骤包括：

按序合并步骤：将各个路径上接收的数据进行按编号合并；

确认步骤：对接收到的数据进行确认，并发送已经收到的数据的确认包；

所述确认包为已确认到达终点的数据集合，告知发送节点哪些数据已经到达终点，以利于发送节点重发丢失的数据包以及评估发送路径的能力；

其中，确认包在被确认数据的传输路径上发送，或者在传输能力最好的路径上发送。

一种用于增强自组织网络数据传输能力的系统，包括：

选择模块：选择两条不同的路径作为路径集合{第一路径，第二路径}；

发送模块：在源数据第一节点上，将发送数据拆分为两部分并添加头部信息后形成{第一数据，第二数据}，第一数据在第一路径上发送，即第一节点将第一数据发送给第二节点。

传递模块：第一数据发送给第二节点成后，第二节点继续传递第一数据给第三节点，与此同时第一节点将第二数据在第二路径发送给第五节点；两个过程完成后，第一路径中，第三节点将第一数据发送给第四节点；第二路径中，第五节点将第二数据发送给第六节点；

合并模块：第二路径中，第六节点将第二数据发送给第四节点后，第四节点将第一数据和第二数据根据头部信息进行合并后得到完整数据。

优选的，所述选择模块包括发送端节点的路径管理模块；

其中，发送端节点的路径管理模块包括：

选择路径模块：依据网络拓扑图为数据传输选择一条或多条可到达数据接收模块的路径；

评估模块：周期性持续性评估每条路径是否可通达，将不可通达的路径从路径集合中删除，将可通达的新路径添加进路径集合；

收集模块：收集每条路径的传输能力信息，然后综合评估每条路径的传输能力；所述传输能力信息包括：数据丢失率，延时，多跳的跳数，无线信号质量；

分发模块：执行数据分发的功能，依据每条路径的传输能力进行数据分发传输；

重新选择模块：对于传输丢失的数据，发送端节点的路径管理模块将重新选择路径集合中其他路径进行重新发送。

优选的，所述发送模块中，

源数据相应的被拆分为对应的一份或多份分别在各个路径上传输；

其中，源数据被拆分为多份时，拆分方法按照均分的方法，或者按照每条路径的传输能力进行分配，然后对拆分后的数据进行编号；

传输能力与数据丢失率、延时、多跳的跳数、无线信号质量相关；

所述头部信息包括：发送数据长度、发送数据拆分数量、每个拆分数据的编号以及拆分数据的长度。

优选的，每一条传输路径所经历的多跳数为三跳，或者是从起点到终点的若干跳。

优选的，所述合并模块包括数据的终点节点的数据收集模块；

其中，数据的终点节点的数据收集模块包括：

按序合并模块：将各个路径上接收的数据进行按编号合并；

确认模块：对接收到的数据进行确认，并发送已经收到的数据的确认包；

所述确认包为已确认到达终点的数据集合，告知发送节点哪些数据已经到达终点，以利于发送节点重发丢失的数据包以及评估发送路径的能力；

其中，确认包在被确认数据的传输路径上发送，或者在传输能力最好的路径上发送。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明采用了多条路径同时传输，在物理层多信道可用的情况下，实现了高效的传输；

2、本发明按照每个路径多跳的跳数进行数据的拆分，跳数多的路径少分配数据，跳数少的路径多分配数据，提高了传输效率；

3、本发明按照每个路径的传输质量进行数据的拆分，丢包多，延时大的路径少分配数据，丢包少，延时小的路径多分配数据；

4、本发明丢失的数据会换一条路径重发，以减低再次丢失的概率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的流程示意图；

图2为实施例一的流程示意图；

图3为数据发送、接收节点系统示意图；

图4为背景技术的流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

为了解决在自组织网络中通过多跳方式传输数据效率低的问题，本发明提出了一种增强的多跳数据传输方法，该方法描述如下：

本发明的方法依赖自组织网络的网络拓扑是网状网或混合型的网络，从源数据节点到终点有多条路由可达，如图1所示，从A到D，存在两条路径可达，分别是ABCD，AEFD。

按照传统方法，先选择一条最佳路径，然后数据只在这一条路径上传输。

实施例一：

首先路径选择：选择两条不同的路径作为路径集合{路径1，路径2}，以图1为例，路径集合是{ABCD，AEFD}，然后按照如下步骤执行；

第一步：在源数据节点A，将发送数据拆分为两部分{数据1，数据2}，数据1在路径1上发送，即节点A将数据1发送给节点B；

第二步：数据1发送给节点B完成后，节点B继续传递数据1给节点C，与此同时节点A将数据2发送给节点E，此两个过程完成后执行下一步；

第三步：节点C将数据1发送给节点D，同时在路径2上节点E将数据2发送给节点F；

第四步：节点F将数据2发送给节点D，节点D将数据1和数据2合并后得到完整数据。

本发明还包括如下的优化改进点：

1、按照多条路由的可到达性，选择1条路径或多条路径作为路径集合，例如3条路径，4条路径或更多，同时源数据也相应的分为对应的一份或多份分别在各个路径上传输；

2、本发明中每一条传输路径所经历的多跳数可以是三跳，也可以是从起点到终点的若干跳；

3、源数据拆分为多份，拆分方法可以按照均分的方法，或者按照每条路径的传输能力进行分配，对拆分后的数据进行编号以利于接收端合并数据；

4、发送端节点的路径管理模块周期性持续性评估每条路径是否可通达，将不可通达的路径从路径集合中删除，将可通达的新路径添加进路径集合；

6、发送端节点的路径管理模块还负责收集每条路径的传输能力信息，例如数据丢失率，延时，多跳的跳数，无线信号质量等，综合评估每条路径的传输能力；

5、发送端节点的数据分发模块执行数据分发的功能，依据每条路径的传输能力进行数据分发传输；

6、数据的终点节点的数据收集模块将各个路径上接收的数据进行按序合并；

7、数据的终点节点的数据收集模块负责对于已经收到的数据的确认包的发送，确认包的作用是告知发送节点哪些数据已经到达终点，以利于发送节点重发丢失的数据包以及评估发送路径的能力。确认包可以在被确认数据的传输路径上发送，也可以在传输质量最好的路径上发送。

8、对于传输丢失的数据，发送节点可以重新选择路径集合中其他路径进行重新发送，例如数据2在AEFD路径发送，一定时间未收到确认包，判决为丢失后，可以在ABCD路径进行重新发送

其中数据发送节点有两个软件模块：

路径管理模块，其功能包括1)依据网络拓扑图为数据传输选择一或多条可到达数据接收模块的路径，2)在数据传输过程中周期性评估每条路径是否可用，将不可用的路径从集合中删除，3)按照拓扑图寻找新的可用路径并添加进路径集合中。

数据分发模块，其功能包括1)将源数据分为若干份数据块并编号，2)将数据块分发到集合中多个路径上传输，3)通过确认包评估每条路径的延时和丢包率，4)未确认的数据重新选择路径重发。

本发明实施例的数据接收节点有数据接收模块，其功能包括1)从多条路径接收的数据块按照编号进行合并级联，2)对接收到的数据进行确认，将确认包发给数据发送节点。

本发明还提供一种用于增强自组织网络数据传输能力的系统，所述用于增强自组织网络数据传输能力的系统可以通过执行所述用于增强自组织网络数据传输能力的方法的流程步骤予以实现，即本领域技术人员可以将所述用于增强自组织网络数据传输能力的方法理解为所述用于增强自组织网络数据传输能力的系统的优选实施方式。

一种用于增强自组织网络数据传输能力的系统，包括：

选择模块：选择两条不同的路径作为路径集合{第一路径，第二路径}；发送模块：在源数据第一节点上，将发送数据拆分为两部分并添加头部信息后形成{第一数据，第二数据}，第一数据在第一路径上发送，即第一节点将第一数据发送给第二节点。传递模块：第一数据发送给第二节点成后，第二节点继续传递第一数据给第三节点，与此同时第一节点将第二数据在第二路径发送给第五节点；两个过程完成后，第一路径中，第三节点将第一数据发送给第四节点；第二路径中，第五节点将第二数据发送给第六节点；合并模块：第二路径中，第六节点将第二数据发送给第四节点后，第四节点将第一数据和第二数据根据头部信息进行合并后得到完整数据。

发送数据可以按照顺序拆分，例如发送数据为2M bytes，拆分两个1M bytes，分别是发送数据的前1M bytes和后1M bytes，为拆分数据添加的头部信息可以包含以下信息：发送数据长度，发送数据拆分数量，每个拆分数据的编号以及拆分数据的长度。

具体的，所述选择模块包括发送端节点的路径管理模块；其中，发送端节点的路径管理模块包括：选择路径模块：依据网络拓扑图为数据传输选择一条或多条可到达数据接收模块的路径；评估模块：周期性持续性评估每条路径是否可通达，将不可通达的路径从路径集合中删除，将可通达的新路径添加进路径集合；收集模块：收集每条路径的传输能力信息，然后综合评估每条路径的传输能力；所述传输能力信息包括：数据丢失率，延时，多跳的跳数，无线信号质量；分发模块：执行数据分发的功能，依据每条路径的传输能力进行数据分发传输；重新选择模块：对于传输丢失的数据，发送端节点的路径管理模块将重新选择路径集合中其他路径进行重新发送。

具体的，所述发送模块中，源数据相应的被拆分为对应的一份或多份分别在各个路径上传输；其中，源数据被拆分为多份时，拆分方法按照均分的方法，或者按照每条路径的传输能力进行分配，然后对拆分后的数据进行编号；传输能力与数据丢失率、延时、多跳的跳数、无线信号质量相关；所述头部信息包括：发送数据长度、发送数据拆分数量、每个拆分数据的编号以及拆分数据的长度。

具体的，每一条传输路径所经历的多跳数为三跳，或者是从起点到终点的若干跳。

具体的，所述合并模块包括数据的终点节点的数据收集模块；其中，数据的终点节点的数据收集模块包括：按序合并模块：将各个路径上接收的数据进行按编号合并；确认模块：对接收到的数据进行确认，并发送已经收到的数据的确认包；所述确认包为已确认到达终点的数据集合，告知发送节点哪些数据已经到达终点，以利于发送节点重发丢失的数据包以及评估发送路径的能力；其中，确认包在被确认数据的传输路径上发送，或者在传输能力最好的路径上发送。

本发明具有如下的有益效果：1、本发明采用了多条路径同时传输，在物理层多信道可用的情况下，实现了高效的传输；2、本发明按照每个路径多跳的跳数进行数据的拆分，跳数多的路径少分配数据，跳数少的路径多分配数据，提高了传输效率；3、本发明按照每个路径的传输质量进行数据的拆分，丢包多，延时大的路径少分配数据，丢包少，延时小的路径多分配数据；4、本发明丢失的数据会换一条路径重发，以减低再次丢失的概率。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。