一种无线网络中的广播传输方法

摘要

本发明公开了一种无线网络中的广播传输方法，属于通信领域。所述发明包括选取中继节点和令中继节点与发送节点进行协同传输以及在传输阶段传输编码数据包。本发明通过在接收节点中选取网络质量最佳的节点作为中继节点，并令发送节点和中继节点将需要重发的数据编码为一个编码包进行发送，从而保证之前未能成功接收数据包的节点能够接收到数据包，避免了再次重传的发生，还可以节省数据包的重传次数，提高了网络通信的效率。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种无线网络中的广播传输方法。

背景技术

在通信领域中，在发送节点向接收节点发送数据包后，如果接收节点没有接收到完整的数据包，就会触发重传机制。

在现有的技术中，当接收节点检测到自身接收的数据包不完整时，会向发送节点发送重传请求，以便于发送节点在接收到重传请求后，再次向接收节点发送数据包，使得接收节点处的数据包完整。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

在现在的重传机制中，如果是由于发送节点和接收节点之间存在网络故障，那即使触发再多次的重传，都不能使得接收节点接收到完整的数据包，并且，在网络中常常存在多个接收节点，这些接收节点中，丢失的数据包往往也不尽相同，这就会使得发送节点在进行重传时，需要将大量的数据包进行重新发送，这样无疑会延长重传的发送时间，降低了网络中的通信效率。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种无线网络中的广播传输方法，所述方法包括：

广播发送数据包；

接收接收节点广播发送的自身的节点序号以及未成功接收数据包的序号、成功接收所述数据包的节点序号以及与所述成功接收所述数据包的节点序号对应的衰落系数；

选取所述衰落系数中最小值对应的节点序号，令所述节点序号对应的节点为中继节点；

广播发送所述数据包；

接收所述未成功接收所述数据包的节点发送的重传请求；

在接收到中继节点的已成功接收信号后，将所述重传请求中未成功接收数据包进行网络编码，得到编码数据包；

在网络条件小于预设阈值时，广播发送所述编码数据包；

可选的，所述方法还包括：

在所述网络条件大于所述预设阈值时，停止广播发送所述编码数据包。

可选的，所述重传请求中包括所述未成功接收所述数据包的节点序号和所述未成功接收数据包的序号。

还包括另一种无线网络中的广播传输方法，所述传输方法包括：

将未成功接收数据包的节点序号以及未成功接收数据包的序号、成功接收数据包的节点序号以及与所述成功接收所述数据包的节点序号对应的衰落系数进行广播发送；

接收所述发送节点广播发送的所述数据包，所述未成功接收所述数据包的节点广播发送重传请求；

接收所述发送节点和/或所述中继节点广播发送的编码数据包，结合已成功接收的数据包，从所述编码数据包中获取所述未成功接收的数据包，从而获取完整的所述数据包；

在获取所述未成功接收的数据包后，广播发送已成功接收的消息。

可选的，所述重传请求包括所述未成功接收所述数据包的节点序号和所述未成功接收数据包的序号。

还包括一种无线网络中的广播传输方法，所述传输方法包括：

接收未成功接收数据包的节点广播发送的重传请求，将已成功接收信号进行广播发送；

将所述重传请求中未成功接收数据包进行网络编码，得到编码数据包；

广播发送所述编码数据包；

可选的，所述重传请求包括所述未成功接收所述数据包的节点序号和所述未成功接收数据包的序号。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在接收节点中选取网络质量最佳的节点作为中继节点，并令发送节点和中继节点将需要重发的数据编码为一个编码包进行发送，从而在保证之前未能成功接收数据包的节点能够接收到数据包，避免了再次重传的发生，还可以节省数据包的重传次数，提高了网络通信的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种无线网络中的广播传输方法的流程示意图；。

图2是本发明提供的无线网络中节点分布示意图；

图3是本发明提供的无线网络中具有中继节点的分布示意图；

图4是本发明提供的无线网络中中继节点广播发送编码数据包的示意图；

图5是本发明提供的无线网络中发送节点和中继节点同时发送编码数据包的示意图。

具体实施方式

为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。

本实施例中提出的广播传输方法应用于网络通信，尤其涉及无线多跳网络中传输信道不可靠时的广播传输方法，用于减少在数据包丢失情况下引起的数据包重传，该方法涉及发送节点、接收节点以及中继节点三端，为了表意清楚，在本实施例中，令S代表发送节点，D代表接收节点，R代表中继节点。

详细方法如下，具体如图1所示。

本发明提供了一种无线网络中的广播传输方法，该传输方法包括：

101、发送节点广播发送数据包。

在实施中，发送节点S在整个网络中广播发送数据包，具体包括x₁,x₂,…,x_M共M个数据包，这里M为≥1的自然数。

102、接收节点将未成功接收数据包的节点序号以及未成功接收数据包的序号、成功接收数据包的节点序号以及与成功接收数据包的节点序号对应的衰落系数进行广播发送。

在实施中，将接收节点中未成功接收数据包的部分节点用D₁,D₂,…,D_M表示，而成功接收到数据包的部分节点用R₁,R₂,…,R_N表示，上述节点D₁,D₂,…,D_M向发送节点S广播发送自身的节点序号D_i以及未成功接收的数据包的序号X_i，而节点R₁,R₂,…,R_N则向发送节点S广播发送自身的节点序号以及每个节点序号对应的衰落系数，这里的i＝1,2,…,M。其中，M、N均为不小于1的自然数。

103、发送节点接收接收节点广播发送的自身的节点序号以及未成功接收数据包的序号、成功接收数据包的节点序号以及与成功接收数据包的节点序号对应的衰落系数；发送节点选取衰落系数中最小值对应的节点序号，令节点序号对应的节点为中继节点。

在实施中，发送节点S接收节点D₁,D₂,…,D_M广播发送的自身的节点序号D_i以及未成功接收数据包的序号X_i，还接收成功接收数据包的节点序号R_i以及与节点序号R_i对应的衰落系数。

其中衰落系数是指在无线通信中信号随接收机与发射机之间的距离增大，对应的信道衰落的数值。在本实施例中，每个上述成功接收数据包的节点，与发送节点S间具有不同的距离，也就是具有不用的衰落系数。衰落系数越小，意味着该接收节点与发送节点S的距离越近，与发送节点S之间的信道质量越高，因此，将最小衰落系数对应的接收节点作为中继节点，在后边进行数据包的发送时，具有更加优秀的传输效果。

因此根据衰落系数，就可以确定R₁,R₂,…,R_N这些节点中具有最佳网络状态的节点，并将处于最佳网络状态的节点作为中继节点R。

具体的，如图2所示，其中节点R₁,R₂,R₃正确接收到数据包，节点D₁,D₂,D₃,D₄没有正确接收到数据包，发送节点S接收到确认信号ACK_R₁，，ACK_R₂ACK_R₃后，选择一个在发送节点S与节点D₁,D₂,D₃,D₄之间，具有最小衰落系数的节点R₂作为中继R，确保发送节点S到中继节点R的信道可靠，选取中继节点的结果如图3所示。

104、发送节点广播发送数据包。

在实施中，发送节点S向M个下一跳节点D₁,D₂,…,D_M和中继节点R广播发送M个信号x₁,x₂,…,x_M，具体包括x₁,x₂,…,x_M共M个数据包，M为≥1的自然数。

105、接收节点接收发送节点广播发送的数据包，未成功接收数据包的节点广播发送重传请求。

其中，重传请求包括未成功接收数据包的节点序号和未成功接收数据包的序号。

在实施中，未成功接收数据包的节点D₁,D₂,…,D_M轮流广播重传请求NACK_x₁,NACK_x₂,…,NACK_x_M，表明节点D_i没有正确接收到数据包x_i，并在重传请求NACK_x_i的包头添加自身节点序号i和未成功接收到的数据包x_i。

106、中继节点接收未成功接收数据包的节点广播发送的重传请求，将已成功接收信号进行广播发送，发送节点接收未成功接收数据包的节点发送的重传请求。

在实施中，中继节点R接收到节点D₁,D₂,…,D_M广播发送的重传请求，生成确认信号ACK_R，并发送确认信号ACK_R。

107、中继节点将重传请求中未成功接收数据包进行网络编码，得到编码数据包，发送节点在接收到中继节点的已成功接收信号后，将重传请求中未成功接收数据包进行网络编码，得到编码数据包。

在实施中，中继节点R发送确认信号ACK_R后，便与发送节点S一起进入协作传输阶段。

由于在步骤106中，中继节点R接收到节点D₁,D₂,…,D_M广播发送的重传请求，因此中继节点R根据重传请求中包含的未成功接收到的数据包x_i，确定需要重发的数据包，将上述需要重发的数据包进行网络编码操作，得到编码数据包，该编码数据包中的具体内容为即将x₁,x₂,…,x_M个数据包编码为一个数据包。

类似的，发送节点S在接收到中继节点R广播的确认信号ACK_R后，同样根据重传请求中包含的未成功接收到的数据包x_i，确定需要重发的数据包，将上述需要重发的数据包进行网络编码操作，得到编码数据包，该编码数据包中的具体内容为即将x₁,x₂,…,x_M，共M个数据包编码为一个数据包。

在本步骤中，中继节点R和发送节点S均对需要重发的数据包进行网络编码操作，将原本需要多次重发才能发送的数据包x₁,x₂,…,x_M编码为一个数据包，这样通过一次广播发送，就可以使得节点D₁,D₂,…,D_M获取到需要的数据包。

108、发送节点在网络条件小于预设阈值时，广播发送编码数据包；中继节点广播发送编码数据包。

在实施中，在得到编码数据包后，中继节点R广播发送编码数据包，以便令节点D₁,D₂,…,D_M进行编码数据包的接收。

可选的，在网络条件大于预设阈值时，停止广播发送编码数据包。

与中继节点R不同的是，发送节点S则是根据当前节点的网络信道质量，动态选择传输模式，当发送节点S到节点D₁,D₂,…,D_M的信道衰落系数较大时，此时表明发送节点S所在的信道质量较差，仅由中继节点R传输编码数据包；当在发送节点S到节点D₁,D₂,…,D_M的信道可靠情况下，发送节点S和中继节点R同时发送编码数据包，实现编码数据包的协作传输，节点D₁,D₂,…,D_M将获得较高的分集增益，提高了编码数据包的传输可靠性。

具体的，如图4所示，发送节点S到下一跳节点D₁,D₂,D₃,D₄的信道衰落系数较大时，中继节点R传输编码数据包如图5所示当发送节点S到下一跳节点D₁,D₂,D₃,D₄的信道可靠情况下，发送节点S和中继节点R同时发送编码数据包

其中的分集增益，是指在某一累积时间内，分集接收与单一接收时的收信电平差。在本实施例中，在发送节点S和中继节点R发送时，接收节点接收到的编码数据包对应的电平差会大于仅通过发送节点S发送时对应的电平差，高电平差对应较高的分集增益，表明在中继节点R和发送节点S同时发送编码数据包时，具有更好的分集改善效果。

通过上述两种发送方式，仅通过一次广播就可以令接收节点接收到需要的数据，减少了重传次数，缩短数据包发送时间。

109、接收节点接收发送节点和/或中继节点广播发送的编码数据包，结合已成功接收的数据包，从编码数据包中获取未成功接收的数据包，从而获取完整的数据包。

在实施中，节点D_i(i＝1,2,…,M)接收到编码数据包后，与自己已经正确接收到的数据包x₁,…,x_i-1,x_i+1,…,x_M进行网络编码操作，恢复出数据包x_i。

110、接收节点在获取未成功接收的数据包后，广播发送已成功接收的消息。

在实施中，节点D₁,D₂,…,D_M在恢复出数据包x₁,x₂,…,x_M后，生成确认信号ACK_x₁,ACK_x₂,…,ACK_x_M，并将上述确认信号进行广播发送。

本实施例中提出的一种无线网络中的广播传输方法，通过在接收节点中选取网络质量最佳的节点作为中继节点，并令发送节点和中继节点将需要重发的数据包编码为一个编码包进行发送，从而保证之前未能成功接收数据包的节点在能够接收到数据包，避免了再次重传的发生，还可以节省数据包的重传次数，提高了网络通信的效率。

需要说明的是：上述实施例提供的无线网络中的广播传输方法进行数据包重传的实施例，仅作为该方法中在实际应用中的说明，还可以根据实际需要而将上述传输方法在其他应用场景中使用，其具体实现过程类似于上述实施例，这里不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。