[發明專利]一種基于UDP組播通信協議的單層平面自組網方法

有效

• 申請號: 202011366826.1
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112532400B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 皇甫雅帆;霍飛向;張祺;秋勇濤
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號: H04L12/18
• 分類號: H04L12/18;H04L69/164;H04L69/04
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 馮玲玲

本發明公開了一種基于UDP組播通信協議的單層平面自組網方法，所述方法采用UDP網絡數據傳輸協議與平面結構自組織網絡相結合，在保證單元節點完全對等的同時，通過UDP組播將交互信息數據包發送至組播組內所有網絡單元節點，組播組內節點根據自身需求獲取或丟棄來自其他節點的數據包信息，以完成數據交互。該方法可極大地提高分布式集群通信的實效性，節約網絡開銷；對比于分層結構，該方法提高了分布式集群通信的抗毀性，并具有很好的通用性。本發明方法中采用壓縮映射的方法，對常規通信協議進行優化，減少信息中的空位冗余，同時優化掉信息中的非關鍵信息，提升信息交互過程中的資源效率，降低數據傳輸率，節約網絡資源消耗。

技術領域

本發明屬于自組網領域，具體涉及一種基于UDP組播通信協議的單層平面自組網方法。

背景技術

隨著現代信息技術的飛速發展，不管是軍用還是民用網絡通信技術都在不斷進步。區別于一般相對穩定不變的組網需求，無人機集群編隊組網的主要需求主要包括三點：“高效”、“動態”、“實時”，從而滿足集群中各節點兩兩之間信息交互、共享，戰場態勢整體感知從而達到最優化決策的需求。

針對上述需求，目前主流的解決思路是采用無線自組織網絡方法來構建無線通信網絡。采用自組織網絡的優勢主要有三點。第一，自組織網絡拓撲結構是動態的，網絡內各節點均可以隨時入網和離網，拓撲結構根據在網的節點動態變化；第二，自組織網絡沒有嚴格的控制中心，所有在網的節點均是平等的(對于相同層網絡而言)，節點的故障和離網不會影響整體網絡的運行。第三，自組織網絡采用多跳網絡，每一個節點均能承擔路由的功能，而不用采用特殊的路由設備來完成數據的轉發。因此，無線自組織網絡具有動態、無中心、抗毀性強的特點。

目前，工程上一般采用單層平面結構和多層分級結構兩種作為無線自組網基本結構。圖1為單層平面結構的無線自組網網絡拓撲結構圖，圖2為雙層分級結構網絡拓撲結構圖。兩種網絡結構一般均采用TCP/IP作為傳輸數據協議。上述兩種技術主要存在以下缺點：1.采用TCP/IP傳輸協議，在數據發送時自身的確認機制、重傳機制、擁塞控制機制等會消耗大量運行時間，且每一個節點設備需要維護所有傳輸連接，每個連接均會占用節點系統CPU、內存等資源；2.TCP/IP協議需要每一節點均擁有所有節點的地址列表，從而順序建立單播連接，假設有N個節點，則需建立N×(N-1)/2個連接，發送N×(N-1)條信息，極大地降低了數據傳輸的實時性。3.多層分級結構存在簇頭，不同層級之間節點信息交互需要通過簇頭傳輸，限制了傳輸邏輯，不利于最優化傳輸路徑。4.針對分布式集群網絡，由于任務的規劃在分布式集群中的每個不同個體上獨立完成，不需要進行任務的統一規劃和調度，每個單元均可以獨立執行自身載荷滿足需求的任務。通信網絡的一般目標是在組網內部共享集群單元探測情況與個體的獨立決策結果，以支撐個體的最優化獨立決策。因此，數據非正常交互不會影響集群單元的決策過程，可能是將決策結果從全局最優下降為了局部最優，對于任務的執行沒有嚴重的影響。可以認為，應用于分布式集群的網絡拓撲結構側重于選擇網絡結構簡單、節點單元對等的網絡結構。另外，一般的自組網技術未考慮數據壓縮問題，從而存在數據包較大、傳輸時間長、丟包率增高的缺陷。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種基于UDP(User Datagram Protocol，用戶數據報協議)組播通信協議的單層平面自組網方法，本發明同時采用數據壓縮映射的方法對傳輸數據包進行處理，針對分布式集群場景環境下數據傳輸實時性要求高、節點資源有限的特點，保證各個節點間互聯互通，數據共享正常。

具體采用如下技術方案：

一種基于UDP組播通信協議的單層平面自組網方法，所述方法包括以下步驟：

(1)所述網絡節點通過自組織的方式，組成單層平面對等網絡結構；

(2)基于該平面對等網絡結構，采用UDP組播通信協議作為網絡傳輸基本協議；