数据链自组织网络吞吐量优化方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术公开了一种数据链自组织网络吞吐量优化方法、系统、设备及介质，属于移动自组织网络通信技术领域，本方法通过使用位向量来表示控制信息，使用可选标志位指示传输帧中存在数据或控制信息，在固定时间间隔内发送控制信息，降低了控制平面和数据平面的开销，从而减少了基于动态时分多址的数据链多跳网络的开销；同时，通过使用在无线电帧中添加单独段报头，使得一个无线节点可以在其分配的时隙内同时传输多个IP包，并使用IP包碎片和重组方法使在无线电帧中保留更多的用户数据，从而减少了包之间的端到端时延，通过周期性传输控制信息提高了吞吐量，保证了包之间的服务质量，实现了吞吐量的最大化以及延迟、抖动和数据包错误率等参数的最小化。率等参数的最小化。率等参数的最小化。

【技术实现步骤摘要】
数据链自组织网络吞吐量优化方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及移动自组织网络通信
，具体涉及一种数据链自组织网络吞吐量优化方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]移动自组织网络能够提供态势感知，在救援等行动中发挥着重要作用。移动自组织网络是一种无需基础设施的网络，只要设备连接或断开，就会自动建立。不同于依赖中心节点来协调消息流，单个节点能够互相转发数据包。数据链自组织网络的特点是由于节点的移动性和间歇性的视距(LOS)连接，网络拓扑的快速变化。在救援行动中，数据链无线网络对鲁棒性、响应性、可靠性、可用性和安全性都有很高的要求。此外，支持数据链无线通信网络也受到带宽需求的限制。
[0003]目前的数据链无线通信能够以IP包的形式传输语音和数据，由于各种数据链信息，如雷达数据、目标位置和传感器数据，需要在数据链单位之间共享，以提供态势感知，增加了通过无线通道进行数据传输的需求。因此，一个无线网络解决方案已纳入该系统，以便在移动的救援车辆/单位之间提供信息共享。雷达跟踪数据、目标位置和传感器数据等信息在决策中是非常需要的。根据影响，适当的命令将从中心位置发送到分散的各个基本单元。数据链无线系统的性能是通过吞吐量、延迟、抖动和包错误率来衡量的。带宽是数据链无线领域的一个主要限制。支持数据链行动的通信网络常常受到无线带宽的限制。为了使基于时分多址的数据链移动自组织网络获得更好的响应能力和系统吞吐量，需要最小化各层的开销参数。
[0004]由此可见，现有技术中存在的问题为：无法实现吞吐量的最大化，同时实现延迟、抖动和数据包错误率等参数的最小化。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种数据链自组织网络吞吐量优化方法、系统、设备及介质，能够实现吞吐量的最大化，同时实现延迟、抖动和数据包错误率等参数的最小化。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用技术方案如下：
[0007]一种数据链自组织网络吞吐量优化方法，包括如下步骤：
[0008]S1：在无线电帧中添加单独段报头，通过单独段报头连接或保留多个数据IP包；
[0009]S2：接收无线电帧，将单独段报头解码成数据段，将数据段存储至中继队列中，所述中继队列用于将数据段重组以及转发重组后的数据段和数据IP包；
[0010]S3：将控制信息由字节格式转换为位向量格式，形成控制信息IP包；
[0011]S4：设置可选标志，将控制信息IP包按预定时间间隔进行传输，所述可选标志用于指示无线电帧中存在数据或控制信息；
[0012]S5：从数据IP包和控制信息IP中筛选出超过可用无线电帧大小的待分割IP包，将
待分割IP包分割成多个碎片化IP包，将碎片化IP包进行传输，将接收到的碎片化IP包进行重组，结合可选标志恢复成原始报文。
[0013]进一步地，S1中，所述单独段报头包括源节点标识符、目标节点标识符、片段号、节点戳和消息长度字段；
[0014]所述源节点标识符用于表示传输无线节点的值，所述目标节点标识符用于表示无线节点的值，所述片段号用于表示待分割IP包被分成多个分片的情况下所提供的分片号，所述节点戳用于表示重复报文检测指标，所述消息长度字段用于表示单个数据段的长度。
[0015]进一步地，S1中，多个数据IP包被发送至单个目的地或多个目的地。
[0016]进一步地，S1中，在单独段报头中添加字节戳“0”。
[0017]进一步地，S2中，接收节点接收整个无线电帧，解码每一个单独段报头，形成数据段，如果数据段属于自己的帧，则将其传递给更高的层；否则，将其丢弃。
[0018]进一步地，S3中，所述控制信息为节点连通性信息、时隙信息或时间同步信息。
[0019]进一步地，S3中，采用位向量法将控制信息由字节格式转换为位向量格式。
[0020]一种数据链自组织网络吞吐量优化系统，用于实现上述数据链自组织网络吞吐量优化方法的步骤，包括：
[0021]添加报头模块，用于在无线电帧中添加单独段报头，通过单独段报头连接或保留多个数据IP包；
[0022]解码模块，用于接收无线电帧，将单独段报头解码成数据段，将数据段存储至中继队列中，所述中继队列用于将数据段重组以及转发重组后的数据段和数据IP包；
[0023]转换模块，用于将控制信息由字节格式转换为位向量格式，形成控制信息IP包；
[0024]设置可选标志模块，用于设置可选标志，将控制信息IP包按预定时间间隔进行传输，所述可选标志用于指示无线电帧中存在数据或控制信息；
[0025]分割重组模块，用于从数据IP包和控制信息IP中筛选出超过可用无线电帧大小的待分割IP包，将待分割IP包分割成多个碎片化IP包，将碎片化IP包进行传输，将接收到的碎片化IP包进行重组，结合可选标志恢复成原始报文。
[0026]一种设备，包括：
[0027]存储器，用于存储计算机程序；
[0028]处理器，用于执行所述计算机程序时实现权利要求1
‑
7任一项所述的数据链自组织网络吞吐量优化方法的步骤。
[0029]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现上述数据链自组织网络吞吐量优化方法的步骤。
[0030]相比于现有技术，本专利技术具有有益效果如下：
[0031]本专利技术提供一种数据链自组织网络吞吐量优化方法，基于时分多址方法，本方法通过使用位向量来表示控制信息，使用可选标志位指示传输帧中存在数据或控制信息，在固定时间间隔内发送控制信息，降低了控制平面和数据平面的开销，从而减少了基于动态时分多址的数据链多跳网络的开销；同时，通过使用在无线电帧中添加单独段报头，使得一个无线节点可以在其分配的时隙内同时传输多个IP包，并使用IP包碎片和重组方法使在无线电帧中保留更多的用户数据，从而减少了包之间的端到端时延，通过周期性传输控制信息提高了吞吐量，保证了包之间的服务质量，实现了吞吐量的最大化以及延迟、抖动和数据
包错误率等参数的最小化。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例提供的数据链自组织网络吞吐量优化方法的流程图；
[0033]图2为本专利技术实施例提供的单独段数据报头结构示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例提供的可选标志参数结构示意图；
[0035]图4为本专利技术实施例提供的基于位向量的拓扑信息表示图；
[0036]图5为本专利技术实施例提供的数据链自组织网络吞吐量优化系统设计参数图；
[0037]图6为本专利技术实施例提供的数据链自组织网络吞吐量优化方法优化前后开销对比图；
[0038]图7为本专利技术实施例提供的数据链自组织网络理论吞吐量与测量吞吐量对比图；
[0039]图8为本专利技术实施例提供的数据链自组织网络吞吐量优化前后吞吐量对比图；
[0040]图9为本专利技术提供的数据链自组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数据链自组织网络吞吐量优化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：在无线电帧中添加单独段报头，通过单独段报头连接或保留多个数据IP包；S2：接收无线电帧，将单独段报头解码成数据段，将数据段存储至中继队列中，所述中继队列用于将数据段重组以及转发重组后的数据段和数据IP包；S3：将控制信息由字节格式转换为位向量格式，形成控制信息IP包；S4：设置可选标志，将控制信息IP包按预定时间间隔进行传输，所述可选标志用于指示无线电帧中存在数据或控制信息；S5：从数据IP包和控制信息IP中筛选出超过可用无线电帧大小的待分割IP包，将待分割IP包分割成多个碎片化IP包，将碎片化IP包进行传输，将接收到的碎片化IP包进行重组，结合可选标志恢复成原始报文。2.根据权利要求1所述的一种数据链自组织网络吞吐量优化方法，其特征在于，S1中，所述单独段报头包括源节点标识符、目标节点标识符、片段号、节点戳和消息长度字段；所述源节点标识符用于表示传输无线节点的值，所述目标节点标识符用于表示无线节点的值，所述片段号用于表示待分割IP包被分成多个分片的情况下所提供的分片号，所述节点戳用于表示重复报文检测指标，所述消息长度字段用于表示单个数据段的长度。3.根据权利要求1所述的一种数据链自组织网络吞吐量优化方法，其特征在于，S1中，多个数据IP包被发送至单个目的地或多个目的地。4.根据权利要求1所述的一种数据链自组织网络吞吐量优化方法，其特征在于，S1中，在单独段报头中添加字节戳“0”。5.根据权利要求1所述的一种数据链自组织网络吞吐量优化方法，其特征在于，S2中，接收节点接收整个无线电帧，解码每一个单独段报头，形成数据段，如果数据段属于自己的帧，则将其传递给更高的层；否则，将其丢弃。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文柱，刘斐，樊庆扬，刘润滋，王佳瑞，李菡希，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：