无线自组网的数据自动重传方法及应用技术

本发明专利技术公开了无线自组网的数据自动重传方法及应用，涉及无线通信的数据传输技术领域。所述方法包括步骤：获取需要数据重传的无线自组网中各节点的节点ID；针对各节点配置对应的节点窗口队列以显示该节点的所有一跳内节点的ARQ收发窗口信息，包括对齐的发送窗口和接收窗口，对应发送窗口和接收窗口分别设置有Arq_tx模块和Arq_rx模块；监测发送窗口和接收窗口的窗口对齐信息，当发送窗口和接收窗口未对齐时触发窗口重置以使窗口对齐，对重置过的窗口配置重置标记信息。本发明专利技术提高了传输层采用UDP情况下进行数据自动重传的重传处理效率和可靠性，适用于UDP场景下对数据传输有高可靠性要求的自组网系统。可靠性要求的自组网系统。可靠性要求的自组网系统。

Automatic data retransmission method and application in Wireless Ad Hoc Networks

【技术实现步骤摘要】
无线自组网的数据自动重传方法及应用


[0001]本专利技术涉及无线通信的数据传输
，尤其涉及一种无线自组网的数据自动重传方法及应用。

技术介绍

[0002]无线自组网(Mobile Ad
‑
Hoc Network，MANET，又称移动自组网)是由一组带有无线收发装置的移动结点组成的一个无线移动通信网络，其通过动态路由和移动管理技术来传输具有服务质量要求的多媒体信息流。无线自组网不依赖于预设的基础设施临时组建，网络的移动结点利用自身的无线收发设备交换信息，当相互之间不在通信范围之内时，可以借助其他节点来实现通信。中间节点帮助其他节点中继时，先接收前一个节点发送的分组，然后再向下一个节点转发以实现中继，所以也称分组无线网或多跳网。这种网络形式突破了传统无线蜂窝网络的地理局限性，能够更加快速、便捷、高效地部署。
[0003]在无线自组网场景下，由于组网设备灵活的移动性和无线环境的复杂性的影响，数据传输存在不稳定性，导致数据误码、丢包等问题，例如组网设备间有其他移动物体或建筑物的遮挡，导致接收信号质量变差，同时在无线环境中存在其他正在工作的同频设备，也会影响数据传输的可靠性。为提高数据传输的稳定性和可靠性，目前业界常规做法：物理层信道编解码算法优化（QPSK）、MAC（媒介访问控制层）层抗干扰算法（即跳频技术）和传输层协议TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）。
[0004]传输层TCP协议是面向连接的数据传输协议，在收发数据前必须和对方建立可靠的连接，从而提供可靠的通信传输。通常来说，一个TCP连接必须要经过三次对话（即TCP三次握手过程）才能建立起来，过程较复杂，要求的系统资源也较多。因此，在一些应用场景下——比如系统资源比较紧张的时候，在传输层不适用使用TCP协议进行数据传输，而适用于采用基于无连接的UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）。UDP是一个非连接的协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。UDP使用尽最大努力交付，但不保证可靠交付的策略，使得主无需再维持复杂的链接状态表。然而，由于UDP不提供数据的逻辑控制机制（其将逻辑控制机制转移到应用程序去处理），如果在数据传输途中出现了丢包、包到达顺序错乱等问题，目前通常由采用UDP的应用程序去处理。
[0005]另一方面，数据的自动重传请求（Automatic Repeat
‑
Request，ARQ）是当前常用的处理信道带来的差错的方法（ARQ是OSI模型中数据链路层的错误纠正协议之一，其通过接收方请求发送方重传出错的数据报文来恢复出错的报文）。通俗地讲，是在一个数据包发送出去之后，只有收到对方的回复，发送方才认为该数据包被正确接收，并根据回复信息判断是否重传数据，这种方法通常叫做ACK（Acknowledged）确认重传机制，该机制是为了保证数据传输的可靠性，是现代通信必不可少的一部分。目前，传统的自动重传请求分成为三种：
停等式ARQ(Stop
‑
and
‑
Wait ARQ)，回退N帧ARQ (Go
‑
Back
‑
N ARQ)，以及选择性重传ARQ (Selective Repeat ARQ)；三者的区别在于对于出错的数据报文的处理机制不同。然而，由于无线自组网中的节点多、且时帧较长，上述现有的数据重传方法会导致节点传输效率降低、数据重传时延长，难以用于UDP场景下对数据传输具有高可靠性要求的无线自组网系统中。
[0006]综上所述，根据无线自组网中节点多且时帧长的特点，在传输层采用UDP协议进行数据传输时，如何配置无线自组网下的自动重传策略以提高节点间的数据重传效率和传输可靠性，是当前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于：克服现有技术的不足，提供了一种无线自组网的数据自动重传方法及应用。本专利技术根据无线自组网中的组网特点，针对需要数据重传的节点配置对应的节点窗口队列以显示该节点的所有一跳内节点的ARQ收发窗口信息，并通过ARQ发送模块Arq_tx模块和ARQ接收模块Arq_rx模块对ARQ收发窗口的发送窗口和接收窗口中的数据进行配置，提高了传输层采用UDP情况下进行数据自动重传的重传处理效率和可靠性，适用于UDP场景下对数据传输有高可靠性要求的自组网系统。
[0008]为实现上述目标，本专利技术提供了如下技术方案。
[0009]一种无线自组网的数据自动重传方法，包括如下步骤：获取需要数据重传的无线自组网中各节点的节点ID；针对前述各节点配置对应的节点窗口队列，一个节点ID对应一个节点窗口队列，在所述节点窗口队列中显示该节点的所有一跳内节点的ARQ收发窗口信息，所述ARQ收发窗口包括对齐的发送窗口和接收窗口，对应发送窗口和接收窗口分别设置有ARQ发送模块Arq_tx模块和ARQ接收模块Arq_rx模块；监测发送窗口和接收窗口的窗口对齐信息，当发送窗口和接收窗口未对齐时触发窗口重置以使窗口对齐，所述窗口重置包括发送窗口重置和接收窗口重置，对重置过的窗口配置重置标记信息；其中，所述Arq_tx模块被配置为：判定具有可发数据时，接收逻辑链路控制层LLC层的协议数据单元LLC PDU后将该LLC PDU封装成媒介访问控制层MAC层的协议数据单元MAC PDU，将所述MAC PDU发送到前述发送窗口，并将该MAC PDU发送给物理层，启动超时定时器，当发送窗口重置过时MAC PDU携带重置标记发送；通过所述发送窗口显示前述MAC PDU，直至接收到接收端回复的确认报文ACK后或者该MAC PDU达到预设的最大重传次数时，将前述MAC PDU从发送窗口清除以释放缓存，同时执行窗口滑动前移操作以查询下一个可发数据。
[0010]进一步，所述Arq_rx模块被配置为：接收到本节点的MAC PDU后，解析该MAC PDU中的LLC PDU头中的重置标记和PDU 序号SN；根据该重置标记和PDU 序号SN与接收窗口的重置信息，判断是丢弃当前LLC PDU还是将该LLC PDU载入到接收窗口中；其中，在将该LLC PDU载入接收窗口中时，启动该LLC PDU的超时接收定时器，检查接收窗口的窗底信息，当窗底具有数据时，从窗底依次将LLC PDU转换成逻辑链路控制层LLC层的服务数据单元LLC SDU后发送到网络层，直至窗底没有
数据为止。
[0011]进一步，判断是丢弃当前LLC PDU还是将该LLC PDU载入到接收窗口的步骤如下：获取发送窗口和接收窗口的重置标记，判断发送窗口和接收窗口是否重置过；在判定接收窗口重置过但发送窗口未重置过时，向发送端发送窗口重置信令，并丢弃当前LLC 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线自组网的数据自动重传方法，其特征在于包括步骤：获取需要数据重传的无线自组网中各节点的节点ID；针对前述各节点配置对应的节点窗口队列，一个节点ID对应一个节点窗口队列，在所述节点窗口队列中显示该节点的所有一跳内节点的ARQ收发窗口信息，所述ARQ收发窗口包括对齐的发送窗口和接收窗口，对应发送窗口和接收窗口分别设置有ARQ发送模块Arq_tx模块和ARQ接收模块Arq_rx模块；监测发送窗口和接收窗口的窗口对齐信息，当发送窗口和接收窗口未对齐时触发窗口重置以使窗口对齐，所述窗口重置包括发送窗口重置和接收窗口重置，对重置过的窗口配置重置标记信息；其中，所述Arq_tx模块被配置为：判定具有可发数据时，接收逻辑链路控制层LLC层的协议数据单元LLC PDU后将该LLC PDU封装成媒介访问控制层MAC层的协议数据单元MAC PDU，将所述MAC PDU发送到前述发送窗口，并将该MAC PDU发送给物理层，启动超时定时器，当发送窗口重置过时MAC PDU携带重置标记发送；通过所述发送窗口显示前述MAC PDU，直至接收到接收端回复的确认报文ACK后或者该MAC PDU达到预设的最大重传次数时，将前述MAC PDU从发送窗口清除以释放缓存，同时执行窗口滑动前移操作以查询下一个可发数据。2.根据权利要求1所述的数据自动重传方法，其特征在于， 所述Arq_rx模块被配置为：接收到本节点的MAC PDU后，解析该MAC PDU中的LLC PDU头中的重置标记和PDU 序号SN；根据该重置标记和PDU 序号SN与接收窗口的重置信息，判断是丢弃当前LLC PDU还是将该LLC PDU载入到接收窗口中；其中，在将该LLC PDU载入接收窗口中时，启动该LLC PDU的超时接收定时器，检查接收窗口的窗底信息，当窗底具有数据时，从窗底依次将LLC PDU转换成逻辑链路控制层LLC层的服务数据单元LLC SDU后递交到网络层，直至窗底没有数据为止。3.根据权利要求2所述的数据自动重传方法，其特征在于，判断是丢弃当前LLC PDU还是将该LLC PDU载入到接收窗口的步骤如下：获取发送窗口和接收窗口的重置标记，判断发送窗口和接收窗口是否重置过；在判定接收窗口重置过但发送窗口未重置过时，向发送端发送窗口重置信令，并丢弃当前LLC PDU，结束当前接收处理流程；前述发送端接收到前述窗口重置信令后能够触发发送窗口重置；在判定接收窗口未重置过时，继续判断前述SN是否在接收窗口中；判定SN在接收窗口中且对应位置已经载入数据时，丢弃当前的LLC PDU，结束当前接收处理流程；判定SN在接收窗口中且对应位置无数据时，将该LLC PDU载入接收窗口中。4.根据权利要求3所述的数据自动重传方法，其特征在于：监测接收窗口各个子窗的超时接收定时器，当一个子窗的超时接收定时器发生超时时触发窗口滑动操作以调整窗底数据；所述窗口滑动操作为，将该子窗之前的每个子窗中的数据顺序递交到上层模块并清除对应的超时接收定时器，直至该子窗之后的第一个没有接收到数据的子窗作为窗底。5.根据权利要求4所述的数据自动重传方法，其特征在于：接收窗口的窗底每发生一次变化，产生一次ACK帧，将窗底作为ACK序列号；所述ACK帧为可变长度的帧，长度范围信息配置在ACK帧的帧头标识中。
6.根据权利要求1所述的数据自动重传方法，其特征在于：所述LLC PDU由多个SDU或SDU SEG组合而成，在一个LLC PDU中的每个SDU或SDU SEG前均配置有信息头以便接收端解析还原SDU，所述信息头包含段标记和数据长度；以及，针对每个LLC PDU配置有帧头，所述帧头包含业务类型和PDU序号SN，每次给帧头添加完SN后，执行SN++。7.根据权利要求1所述的数据自动重传方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄沛瑜，
申请(专利权)人：希诺麦田技术深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：