本技术方案提出了一种创新的无线自组网单播流传输技术,依托位置信息优化网络通信。该技术分为初始化、控制报文和数据传输三个阶段。在控制报文阶段,通过RTS-CTS机制实现时隙分配和受控拦截区域建立,结合ARQ机制提升建网效率。数据传输阶段,利用阻继网络优势和TDMA算法,实现大规模数据传输,降低能耗,提升网络负载和传输成功率。该技术有效应对节点移动引起的网络拓扑变化,减少高密度节点场景下的数据包转发开销,实现高密度网络中的低控制开销、高负载、高投递率单播传输。
背景技术
移动自组网(MANETs)是一种不依赖于固定基础设施的无线、多跳、自组织的移动通信网络,能够在任何时间、任何地点被快速的组建起来。网络中的每个节点在相对独立的同时又具有数据接收和数据发送的功能;节点可以自由移动,网络拓扑结构动态变化;节点之间的高度协作性以及节点的分布式与并行的操作使得网络具有高度的鲁棒性和容错性。移动自组网具有诸多优点,最初是被应用于军事领域,后面被广泛地应用在野外通信、救援抢险、无线传感网等脱离主干网络的环境中。
阻继网络(Barrage Relay Networks,BRN),是一种新型自组网技术,核心特性在于其低时延、低开销以及高可靠性。阻继网络是一种响应及时、强健壮性、高鲁棒性的移动自组织网络,采用了时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)技术与自主协同通信技术相结合的方案,同时具有较好的可扩展性,在改进协议模型、优化网络性能方面具有巨大潜力。BRN有效地结合了由一系列用于协同通信的现代波形处理技术,如时空编码、分布式波束形成、跳频和现代纠错编码等。在阻继网络的基础上提出了受控拦截区域(Controlled-Barrage Regions,CBR)的概念,从而推动阻继网转向特定的应用。阻继网络中通过受控拦截区域构建算法为每个单播流构建协同路径,并将多个单播流进行隔离,以实现网络中多个单播流的传输。相对于移动自组网协议来说,阻继网络不存储全网的拓扑信息及其变化,大大减小了网络的延迟和开销,具有良好的可扩展性和鲁棒性。
阻继网络则利用部分节点的阻塞功能建立受控拦截区域,受控拦截区域是一个闭合的消息区域,区域内任意信息的转发都不会越过区域的边界,保证了消息的可靠性。受控拦截区域内的节点分为四种类型:源节点、目的节点、中继节点、阻拦节点,受控拦截区域外的节点由于不参与消息的传输过程,被称为无关节点。当源节点向目标节点发送信息时,会首先进行控制报文的收发,中间节点通过接收源节点与目标节点的控制报文确定自己在网络中的位置,进而判断自己在此次通信任务中所担任的角色(中继节点或阻拦节点),最终建立受控拦截区域。受控拦截区域内所有节点确认身份后对后续接收消息的处理方式已经确定,故而可对收到的消息直接做出相应行为级处理(转发或丢弃),无需递交给上层,有效提高了受控拦截区域内部的通信速度。
实现思路