[發明專利]無線自組網的數據自動重傳方法及應用

有效

• 申請號: 202210694224.1
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN114785464B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 黃沛瑜
• 申請（專利權）人: 希諾麥田技術（深圳）有限公司
• 主分類號: H04L1/18
• 分類號: H04L1/18
• 代理公司: 上海圖靈知識產權代理事務所(普通合伙) 31393
• 代理人: 謝微

本發明公開了無線自組網的數據自動重傳方法及應用，涉及無線通信的數據傳輸技術領域。所述方法包括步驟：獲取需要數據重傳的無線自組網中各節點的節點ID；針對各節點配置對應的節點窗口隊列以顯示該節點的所有一跳內節點的ARQ收發窗口信息，包括對齊的發送窗口和接收窗口，對應發送窗口和接收窗口分別設置有Arq_tx模塊和Arq_rx模塊；監測發送窗口和接收窗口的窗口對齊信息，當發送窗口和接收窗口未對齊時觸發窗口重置以使窗口對齊，對重置過的窗口配置重置標記信息。本發明提高了傳輸層采用UDP情況下進行數據自動重傳的重傳處理效率和可靠性，適用于UDP場景下對數據傳輸有高可靠性要求的自組網系統。

技術領域

本發明涉及無線通信的數據傳輸技術領域，尤其涉及一種無線自組網的數據自動重傳方法及應用。

背景技術

無線自組網(Mobile Ad-Hoc Network，MANET，又稱移動自組網)是由一組帶有無線收發裝置的移動結點組成的一個無線移動通信網絡，其通過動態路由和移動管理技術來傳輸具有服務質量要求的多媒體信息流。無線自組網不依賴于預設的基礎設施臨時組建，網絡的移動結點利用自身的無線收發設備交換信息，當相互之間不在通信范圍之內時，可以借助其他節點來實現通信。中間節點幫助其他節點中繼時，先接收前一個節點發送的分組，然后再向下一個節點轉發以實現中繼，所以也稱分組無線網或多跳網。這種網絡形式突破了傳統無線蜂窩網絡的地理局限性，能夠更加快速、便捷、高效地部署。

在無線自組網場景下，由于組網設備靈活的移動性和無線環境的復雜性的影響，數據傳輸存在不穩定性，導致數據誤碼、丟包等問題，例如組網設備間有其他移動物體或建筑物的遮擋，導致接收信號質量變差，同時在無線環境中存在其他正在工作的同頻設備，也會影響數據傳輸的可靠性。為提高數據傳輸的穩定性和可靠性，目前業界常規做法：物理層信道編解碼算法優化（QPSK）、MAC（媒介訪問控制層）層抗干擾算法（即跳頻技術）和傳輸層協議TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協議）。

傳輸層TCP協議是面向連接的數據傳輸協議，在收發數據前必須和對方建立可靠的連接，從而提供可靠的通信傳輸。通常來說，一個TCP連接必須要經過三次對話（即TCP三次握手過程）才能建立起來，過程較復雜，要求的系統資源也較多。因此，在一些應用場景下——比如系統資源比較緊張的時候，在傳輸層不適用使用TCP協議進行數據傳輸，而適用于采用基于無連接的UDP（User Datagram Protocol，用戶數據報協議）。UDP是一個非連接的協議，傳輸數據之前源端和終端不建立連接，當它想傳送時就簡單地去抓取來自應用程序的數據，并盡可能快地把它扔到網絡上。在發送端，UDP傳送數據的速度僅僅是受應用程序生成數據的速度、計算機的能力和傳輸帶寬的限制；在接收端，UDP把每個消息段放在隊列中，應用程序每次從隊列中讀一個消息段。UDP使用盡最大努力交付，但不保證可靠交付的策略，使得主無需再維持復雜的鏈接狀態表。然而，由于UDP不提供數據的邏輯控制機制（其將邏輯控制機制轉移到應用程序去處理），如果在數據傳輸途中出現了丟包、包到達順序錯亂等問題，目前通常由采用UDP的應用程序去處理。

另一方面，數據的自動重傳請求（Automatic Repeat-Request，ARQ）是當前常用的處理信道帶來的差錯的方法（ARQ是OSI模型中數據鏈路層的錯誤糾正協議之一，其通過接收方請求發送方重傳出錯的數據報文來恢復出錯的報文）。通俗地講，是在一個數據包發送出去之后，只有收到對方的回復，發送方才認為該數據包被正確接收，并根據回復信息判斷是否重傳數據，這種方法通常叫做ACK（Acknowledged）確認重傳機制，該機制是為了保證數據傳輸的可靠性，是現代通信必不可少的一部分。目前，傳統的自動重傳請求分成為三種：停等式ARQ(Stop-and-Wait ARQ)，回退N幀ARQ (Go-Back-N ARQ)，以及選擇性重傳ARQ(Selective Repeat ARQ)；三者的區別在于對于出錯的數據報文的處理機制不同。然而，由于無線自組網中的節點多、且時幀較長，上述現有的數據重傳方法會導致節點傳輸效率降低、數據重傳時延長，難以用于UDP場景下對數據傳輸具有高可靠性要求的無線自組網系統中。