专利名称：在移动ac－hoc网络中处理广播数据的制作方法
技术领域：
本发明涉及在移动AC-HOC网络中处理广播数据。更具体地，本发明涉及在AC-HOC网络中处理广播数据，能够在AC-HOC网络环境中增大带宽并提高广播数据的传输可靠性。
背景技术：
通常，因特网中的传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)由三个主要部分组成，即主机(计算机)、与主机相连的物理网络和用于互连物理网络的路由器。局域网(LAN)和广域网(WAN)数据链路技术用于支持物理网络的建立。
因特网中的TCP/IP指示了一组协议，包括用于在对等(P2)计算机网络中控制数据交换的规则，其中IP用于提供无连接的最佳作用数据递交服务。
移动支持IP或移动IP是基于IP的移动网络的当前标准形式，其中移动主机通过数据传输执行与距离较短处的通过有线网络链接的基站之间的通信。
展望移动Ad-hoc网络能够支持诸如因特网等大型网络，或在具有经济上的缺点或物理障碍从而需要多个节点来构造下部结构的环境中支持节点间通信。在移动Ad-hoc网络中，各个节点能够无限制地自由移动。由于在资源和电能的消耗中存在限制，移动Ad-hoc网络不能使用诸如在现有的有线网络中使用的路由协议。
通常，能够将当前的路由协议分为被动模式和主动模式。根据被动模式，每个移动节点只在数据的传输之前通过控制消息搜索最短路径，然后通过所搜索的最短路径发送数据。
相反，使用主动模式的移动节点周期性地发送控制消息，从而恒定地搜索到其它节点的路径和距离，因此能够通过已知的最短路径迅速地开始数据发送。
在Ad-hoc网络中，节点共享无线介质，并且如果必要，所有的节点能够在任意时刻发送数据。
结果，对于共享的信道出现了争用。由于与有线介质相比，无线介质中的资源是有限的，因此通过这种争用的数据损失和导致的冲突是必须解决的严重问题。
作为克服由争用导致的冲突的上述问题的方法，在Ad-hoc网络中的发送方节点和接收方节点之间使用了请求发送(RTS)和清除发送(CTS)的控制消息。
该方法对应于单播通信。然而，节点使用了重要的控制数据，用于通过广播通信提供网络信息或路由路径信息，这没有向由冲突引起的广播数据损失提供有效的解决方案。
为了避免在无线介质中由竞争导致的冲突，已经进行了多种努力，以便通过指定中继节点和通过洪泛来处理广播数据。
发明内容
本发明的目的是提供一种在移动Ad-hoc网络中处理广播数据的方法，由于带宽和可靠性在移动Ad-hoc网络中的广播数据的发送中具有权衡关系，因此该方法能够在提高可靠性的同时增大带宽。
根据本发明的一方面，提供了一种方法，包括接收从发送节点发送过来的广播分组，并使用存储在相关节点的缓冲器的近邻表中的最近广播统计数(NBC)和包含在从发送节点已接收的广播分组中的广播统计数(BC)，确定是否已经接收到了所有的广播分组；如果已经接收到了从发送节点发送的所有广播分组，对已接收的广播分组的广播统计数(BC)和相关节点的缓冲器的大小进行比较；以及如果已接收的广播分组的广播统计数(BC)超出了相关节点的缓冲器的大小，则产生用于清除发送节点的缓冲器的问候分组，并将问候分组发送到发送节点，清除相关节点的缓冲器，并根据广播分组更新相关节点的已清除的缓冲器的近邻表。
优选地，近邻表包括广播分组发送节点的ID信息、最近的近邻广播统计数(NBC)信息和存储已接收广播信息和位图信息的缓冲器的缓冲器大小信息，所述位图信息与由于分组错误或丢失分组而没有接收到的已接收广播分组中的分组的列表有关。
优选地，发送节点包括中继节点，从而中继通过产生并向接收节点发送广播分组的发送方节点发送的广播分组。
优选地，每个广播分组包括IP头标字段、包括相邻中继方节点的列表信息的中继方节点列表信息字段、从相关节点发送过来的广播分组的广播统计信息字段和广播数据字段。
该方法还包括如果已接收的广播分组的广播统计数(BC)没有超出相关节点的缓冲器的大小，则更新近邻表中的已接收的广播分组信息。
该方法还包括当接收到来自发送节点的广播分组时，周期性地产生包含广播分组接收确认信息的问候分组，并根据预定的时间周期或预定分组数目将问候分组发送到发送节点。
优选地，问候分组包括分组类型信息字段；与广播分组的接收有关的应答信息(NACK，ACK)字段；标志信息字段，包括保留字段；相邻发送节点的ID信息字段；广播统计数(BC)信息字段；由未能接收到广播分组接收来识别的丢失分组的位图信息字段(NACKMAP)；近邻信息字段，包含发送方节点和相邻中继方节点的ID信息和作为响应未能接收广播分组接收的应答信息的NACK信息；以及广播重发信息字段，包含未能从其接收到广播分组的对应节点的ID信息和对应节点的节点和ID信息或源(SRC)地址。
本方法还包括如果还没有接收到所有广播分组，则确定包含在已接收的广播分组中的广播统计数BC是否大于最近的近邻广播统计数(NBC)之后的广播统计数(NBC+1)；如果到目前为止，从发送节点发送的广播统计数大于到目前为止已接收的广播统计数，则更新接收方节点的近邻表中的丢失分组列表，并发送用于丢失分组的重发的问候分组；以及如果到目前为止从发送节点发送的广播统计数不大于到目前为止已接收的广播统计数，则确定接收方节点是否已经接收到了所有的分组，在针对丢失分组重发的另一个节点的请求下，是否已经接收到了对应的广播分组，并丢弃已接收的广播分组。
优选地，产生并将问候分组发送到发送节点包括顺序地检索存储在近邻表中的有关发送广播分组的各个节点的广播数据位图信息，以确定是否存在丢失分组；以及如果确定存在丢失分组，则使用近邻表中的位图产生用于请求丢失分组的问候分组，并将问候分组发送到发送丢失分组的对应节点。
优选地，当接收到问候分组时，发送节点执行以下操作确定是否已经从发送节点的缓冲器中的近邻表中没有列出的新节点接收到了问候分组；如果已经从发送节点的近邻表中列出的节点接收到了问候分组，则确定已接收的问候分组是否是用于清除全部缓冲器的触发问候分组；如果已接收的问候分组不是触发问候分组而是用于周期性地通知广播分组的接收的问候分组，则检查已接收的问候分组中的位图信息，以确定是否存在丢失分组；以及如果存在丢失分组，则将与丢失分组相对应的广播分组发送到发送问候分组的节点并更新发送节点的近邻表。
优选地，如果确定接收到的问候分组是触发问候分组，则发送节点执行以下操作确定是否已经从所有近邻节点接收到了用于缓冲器清除的触发问候分组；如果已经从所有近邻节点接收到了触发问候分组，则清除缓冲器，而如果还没有从所有近邻节点接收到触发问候分组，则设置定时器以计数设定时间；以及比较已计数的时间和设定时间，如果已计数的时间超出了设定时间，即使还没有从所有近邻节点接收到触发问候分组，也清除缓冲器。
根据本发明的另一方面，提供了一种方法，包括设置至少一个发送方节点和中继方节点，用于将广播分组从发送方节点中继到接收方节点；当接收到来自发送方或中继方的广播分组时，接收方节点根据使用存储在接收方节点的缓冲器的近邻表中的最近广播统计数(NBC)和包含在从发送节点已接收的广播分组中的广播统计数(BC)，确定是否已经接收到了从发送方或中继方节点发送的所有广播分组；如果已经接收到了来自发送方或中继方节点的所有广播分组，则接收方节点对已接收的广播分组和广播统计数(BC)的缓冲器的大小进行比较；以及如果已接收的广播分组的广播统计数(BC)超出了接收方节点的缓冲器的大小，则产生用于清除发送方或中继方节点中缓冲器的问候分组，并将问候分组发送到发送广播分组的任一发送方和中继方节点，清除接收方节点的缓冲器，并使用已接收的广播分组来更新接收方节点的已清除的近邻表的近邻表。
优选地，接收方节点的缓冲器中的近邻表包括中继广播分组的中继方节点的ID信息、从发送广播分组的节点已接收的最近的NBC信息和存储已接收的广播信息和位图信息的缓冲器的缓冲器大小信息，所述位图信息与由于分组错误或丢失分组而没有接收到的已接收广播分组中的分组的列表有关。
优选地，每个广播分组包括IP头标字段；中继方节点列表信息字段，包括接收方节点的近邻中继方节点的列表信息；广播统计信息字段，针对从对应节点发送过来的广播分组；以及广播数据字段。
该方法还包括当接收到来自中继方节点的广播分组时，接收方节点周期性地产生包含广播分组接收确认信息的问候分组，并根据预定的时间间隔或预定分组数目将问候分组发送到中继方节点或通过中继方节点发送到发送方节点。
优选地，发送到中继方节点或通过中继方节点发送到发送方节点的问候分组包括分组类型信息字段；与广播分组的接收有关的应答信息(NACK，ACK)字段；标志信息字段，包括保留字段；相邻发送节点的ID信息字段；广播统计数(BC)信息字段；由未能接收到广播分组接收来识别的丢失分组的位图信息字段(NACK MAP)；近邻信息字段，包含发送方节点和相邻中继方节点的ID信息和作为响应未能接收广播分组接收的应答信息的NACK信息；以及广播重发信息字段，包含未能从其接收到广播分组的对应中继方和发送方节点之一的ID信息和对应节点的节点和ID信息或源(SRC)地址。
本方法还包括如果已经确定还没有接收到来自中继方节点的所有已发送广播分组，则确定包含在已接收的广播分组中的广播统计数(BC)是否大于最近的近邻广播统计数(NBC)之后的广播统计数(NBC+1)；如果到目前为止，从中继方节点发送的广播统计数大于到目前为止已接收的广播统计数，则更新接收方节点的近邻表中的丢失分组列表，并发送用于丢失分组的重发的问候分组；以及如果到目前为止从中继方节点发送的广播统计数不大于到目前为止已接收的广播统计数，则确定接收方节点是否已经接收到了所有的分组，在针对丢失分组重发的另一个节点的请求下，是否已经接收到了对应的广播分组，并丢弃已接收的广播分组。优选地，产生并将问候分组发送到中继方节点或通过中继方节点发送到发送方节点包括顺序地检索存储在接收方节点的缓冲器的近邻表中的有关发送广播分组的发送方和中继方节点的广播数据位图信息，以确定是否存在丢失分组；以及如果已经确定存在丢失分组，则使用近邻表中的位图产生用于请求丢失分组的问候分组，并将问候分组发送到发送丢失分组的中继方节点或通过中继方节点发送到发送方节点。
优选地，当接收到问候分组时，中继方或发送方节点执行以下操作确定是否已经从中继方或发送方节点的缓冲器中的近邻表中没有列出的新接收方节点接收到了问候分组；如果已经从中继方或发送方节点的近邻表中列出的节点接收到了问候分组，则确定已接收的问候分组是否是用于清除全部缓冲器的触发问候分组；如果已接收的问候分组不是触发问候分组而是用于周期性地通知广播分组的接收的问候分组，则检查已接收的问候分组中的位图信息，以确定是否存在丢失分组；以及如果存在丢失分组，则将与丢失分组相对应的广播分组发送到发送问候分组的接收方节点并更新中继方或发送方节点的近邻表。
优选地，如果确定已接收的问候分组是触发问候分组，则中继方或发送方节点执行以下操作确定是否已经从所有近邻节点接收到了用于清除缓冲器的触发问候分组；如果已经从所有近邻节点接收到了触发问候分组，则清除缓冲器，而如果还没有从所有近邻节点接收到触发问候分组，则设置定时器以计数设定时间；以及比较已计数的时间和设定时间，如果已计数的时间超出了设定时间，即使还没有从所有近邻节点接收到触发问候分组，也清除缓冲器。
根据本发明的另一方面，提供了一种方法，包括设置至少一个发送方节点和中继方节点，用于将广播分组从发送方节点中继到接收方节点；当接收到广播分组时，发送由中继方或发送方节点处理的问候分组；确定是否已经从中继方或发送方节点的缓冲器中的近邻表中没有列出的新接收方节点接收到了问候分组；如果已经从中继方或发送方节点的近邻表中列出的节点接收到了问候分组，则确定已接收的问候分组是否是用于清除全部缓冲器的触发问候分组；如果已接收的问候分组不是触发问候分组而是用于周期性地确认广播分组的接收的问候分组，则检查已接收的问候分组中的位图信息，以确定是否存在丢失分组；以及如果存在丢失分组，则将与丢失分组相对应的广播分组发送到发送问候分组的接收方节点并更新中继方或发送方节点的近邻表。
优选地，如果确定已接收的问候分组是触发问候分组，则中继方或发送方节点执行以下操作确定是否已经从所有近邻节点接收到了用于清除缓冲器的触发问候分组；如果已经从所有近邻节点接收到了触发问候分组，则清除缓冲器，而如果还没有从所有近邻节点接收到触发问候分组，则设置定时器以计数设定时间；以及比较已计数的时间和设定时间，如果已计数的时间超出了设定时间，即使还没有从所有近邻节点接收到触发问候分组，也清除缓冲器。
优选地，从接收方发送的问候分组包括分组类型信息字段；与广播分组的接收有关的应答信息(NACK，ACK)字段；标志信息字段，包括保留字段；相邻发送节点的ID信息字段；广播统计数(BC)信息字段；响应未能接收到广播分组接收的丢失分组的位图信息字段(NACK MAP)；近邻信息字段，包含发送方节点和相邻中继方节点的ID信息和作为响应未能接收广播分组接收的应答信息的NACK信息；以及广播重发信息字段，包含未能从其接收到广播分组的对应中继方和发送方节点之一的ID信息和对应节点的节点和ID信息或源(SRC)地址。
以下每个专利均公开了本发明的共有特征，但并没有示教或建议在本发明中特别引用的创造性特征授予Naghian等的美国专利申请No.2003/0235175，标题是MOBILE MESH AD-HOC NETWORKING，授权于2003年12月5日；授予Billhartz的美国专利申请No.2003/0204587，标题是TRACKING TRAFFIC IN A MOBILE AD HOCNETWORK，授权于2003年10月30日；授予Whitehill等的美国专利申请No.2003/0076837，标题是SYSTEM AND METHOD FORPROVIDING A CONGESTION OPTIMIZED ADDRESS RESOL UTIONPROTOCOL FOR WIRELESSAD-HOC NETWORKS，授权于2003年4月24日；授予Wilmer的美国专利申请No.2002/0176399，标题是MULTICAST WIRELESS AD HOC PACKET ROUTING，授权于2002年11月28日；授予Batsell等的美国专利申请No.2002/0145978，标题是MRP-BASED HYBRID ROUTING FOR MOBILE AD HOCNETWORKS，授权于2002年10月10日；授予Lipasti等的美国专利申请No.2002/0039357，标题是ADDRESSING AND ROUTING INMOBILE AD HOC NETWORKS，授权于2002年4月4日；授予Cain的美国专利申请No.2004/0029553，标题是MULTIPLE PATHREACTIVE ROUTING IN A MOBILE AD HOC NETWORK，授权于2004年2月12日；授予Billhartz的美国专利申请No.2004/0022224，标题是MULTI-CHANNEL MOBILE AD HOC NETWORK，公开于2004年2月5日以及授予Cain的美国专利No.6,628,620，标题是HIERARCHICAL MOBILE AD-HOC NETWORK AND METHODS FORROUTE ERROR RECOVERYTHEREIN，授权于2003年9月30日。
当结合其中相同参考符号表示相同或相似组件的附图考虑时，通过参考以下详细描述，本发明的更彻底理解及其多个附加优点会显而易见并且能够被更好地理解。
图1是在Ad-hoc网络中通过洪泛发送数据的过程的概要图；图2是通过如图1所示的洪泛来发送广播分组的过程的流程图；图3是通过选择中继方节点来执行数据发送的Ad-hoc网络的概要图；
图4是通过指定中继方节点来发送广播分组的过程的流程图；图5是在根据本发明实施例的移动Ad-hoc网络中处理广播数据的方法中，在用于接收广播分组的接收方节点的数据库中存储并保留的霍夫曼表或近邻表；图6是在根据本发明实施例的移动Ad-hoc网络中处理广播数据的方法中所执行的协议操作的序列；图7是根据本发明实施例的广播分组的数据格式；图8是根据本发明实施例的问候分组的数据格式；图9是根据本发明实施例的产生问候分组并发送问候分组的过程的流程图；图10是接收根据图9中的过程所产生的问候分组并处理已接收的问候分组的过程的流程图；图11是根据本发明实施例在中继方节点或接收方节点中接收广播数据的过程的流程图；图12是比较根据现有技术和本发明实施例所测量的分组发送率的曲线；以及图13是比较根据现有技术和本发明实施例所测量的分组发送数目的曲线。
具体实施例方式
下面，将参考图1到4，简要说明在Ad-hoc网络中发送数据的方法。
图1是在Ad-hoc网络中通过洪泛发送数据的过程的概要图，图2是通过如图1所示的洪泛来发送广播分组的过程的流程图。
在包括多个节点A到G的Ad-hoc网络中，当节点B发送广播数据时，其它所有节点A和C到G通过参考图1所解释的洪泛将数据发送到各自的相邻节点。
参考图2的流程图，简要说明通过洪泛来发送分组的方法。
首先，当节点接收分组时(S101)，节点确定已接收的分组是否是广播分组(S102)。
如果已接收的分组是广播分组，则节点将已接收的分组发送到所有相邻节点(S103)。另一方面，如果已接收的分组是单播分组，则节点将分组发送到一个相邻节点(S104)。
上述通过洪泛的分组发送方法的优点在于即使广播数据的洪泛产生了冲突，由于接收/发送相同数据的概率较高，因此仍然能够提高数据发送的可靠性。但是，该方法存在的问题在于由于通过洪泛冗余地接收/发送了大量相同的数据，因此出现了非常大量的冲突并且浪费了带宽。
接下来，将参考图3和4，对通过指定中继方来发送数据的方法进行说明。
图3是通过选择中继方节点来执行数据发送的Ad-hoc网络的概要图，图4是通过指定中继方节点来发送广播分组的过程的流程图。
如图3所示，当节点B发送广播数据时，仅将节点A和C指定为中继方节点，因此只有指定的中继方节点A和C能够将广播数据中继到其它节点。
根据该技术，除了中继方节点以外的其它节点充当了接收方节点。
参考图4，对通过中继方节点的指定的数据发送过程进行说明。
首先，当节点接收分组时(S201)，节点确定已接收的分组是否是广播分组(S202)。
如果已接收的分组是单播分组而不是广播分组，则节点将已接收的单播分组发送到一个相邻节点(S203)。如果已接收的分组是广播分组，则节点确定该节点自身是否是中继节点(S204)。
如果该节点不是中继方节点，则节点不将已接收的分组发送到其它任意节点(S205)。相反，如果该节点是中继方节点，则节点将已接收的广播分组发送到其它所有相邻节点(S206)。
该方法的优点在于与洪泛不同，能够减少冗余的数据接收/发送，从而减少了浪费的带宽。但是，该方法具有较差的数据发送可靠性，并且在具有经常变化的网络拓扑的Ad-hoc网络中，很难指定中继方。
如上所述，洪泛严重地浪费了带宽，从而在MANET环境中可靠地发送广播数据，而指定中继方节点的方法具有较差的可靠性，尽管其能够减小带宽浪费。
之后，将参考附图，详细说明根据本发明的实施例在移动Ad-hoc网络中处理广播数据的方法。
根据本发明的实施例在移动Ad-hoc网络中处理广播数据的方法使用了如图3和4所示的中继技术，从而在MANET环境中指定了用于发送广播数据的中继方节点。
首先，每个中继方节点发送所中继的广播数据，同时通过使用IP选项头标字段来增大其统计数目。
此外，中继方节点保持了所中继的广播数据和所中继的广播数据的统计数。
响应来自中继方节点向其周期性地发送广播数据的、被指定为接收方节点的节点的问候广播分组，中继方节点将至今为止已经发送的广播数据的广播统计数信息提供给接收方节点。
接收方节点在其数据库中以如图5所示的霍夫曼表的形式管理中继方节点的所有已接收广播统计数。
即，如图5所示，由接收方节点管理的霍夫曼表或近邻表管理中继广播分组的中继方节点ID信息、到目前为止从中继方节点接收的广播数据的最近的近邻广播统计数(NBC)、用于存储已接收广播数据的缓冲器大小和由于分组错误或丢失分组而没有接收到的某些广播数据的丢失分组列表信息或位图信息。
接收方节点对从中继方节点接收到的问候分组的广播统计数(BC)和数据库中所存储的中继方节点的最近的近邻广播统计数(NBC)进行比较，并根据与丢失分组相关的选择确认(SACK)，将有关问候响应分组的该信息提供给中继方节点，以便请求丢失分组的重发。结果，SACK的应用能够通过减少重发请求分组的量来防止浪费带宽。
当在中继方节点针对广播分组重发接收到超出缓冲器大小的广播统计数(BC)时，接收方节点发送触发问候应答分组，以便使广播统计数(BC)无效，同时清除中继方节点的广播分组缓冲器。
该机构减小了问候应答分组的大小和其中无限制地增大了广播统计数(BC)的开销，并且能够进行中继方节点的广播缓冲器的有效管理。
参考附图，将更详细地说明操作。
图6示出了在本根据本发明实施例的移动Ad-hoc网络中处理广播数据的方法中所执行的协议操作的序列。
如图6所示，假设节点10和20是用于产生广播分组的发送方A和B，假设节点30是用于将从发送方A和B接收到的广播分组中继到节点40的中继方C。
假设节点40是用于接收通过中继方C所中继的广播分组的接收方D。
发送方A产生一个广播分组Broadcast(A.1)，并将广播分组Broadcast(A.1)发送到中继方C(S301)，发送方B产生一个广播分组Broadcast(B.1)，并将广播分组Broadcast(B.1)发送到中继方C(S303)。然后，通过将有关统计数的信息Broadcast(C.1)记录在广播分组Broadcast(A.1)上，中继方C将来自发送方A的广播分组Broadcast(A.1)中继到接收方D(S302)。通过将统计数信息Broadcast(C.2)记录在广播分组Broadcast(B.1)中，中继方C将来自发送方B的广播分组Broadcast(B.1)中继到接收方D(S304)。
中继方C周期性地将问候分组Hello(C.2，A.1，B.1)发送到节点10、20和40或发送方A和B以及接收方D，同时中继广播分组。如图6中的步骤S401所示，在MANET环境中周期性地从各个节点发送问候分组。中继方C将问候分组Hello(C.2，A.1，B.1)发送到各个节点10、20和40，即，发送方A和B以及接收方D，所述问候分组Hello(C.2，A.1，B.1)包括由中继方C广播的分组的统计数信息和从相邻的单步节点发送的当前广播统计数信息。即，在步骤S40 1，中继方C根据预定的时间间隔或预定的分组数目，周期性地向各个节点10、20和40发送信息Hello(C.2)，所述Hello(C.2)包括其节点信息和由中继方C中继的广播分组的统计数信息，广播信息的发送方节点信息，以及来自发送方A和B的广播分组的统计信息Hello(A.1，B.1)。
当将来自发送方A的广播分组和广播统计数信息Broadcast(A.2)一起发送到中继方C时(SS01)，中继方C将包含广播统计数信息的广播分组从发送方A中继到接收方D(S502)。
然而，如图6中的S503和S504所示，如果在中继方C向接收方D的发送期间由于冲突丢失了从发送方B发送的广播分组，中继方C周期性地向各个节点10、20和40发送问候分组Hello(C.5，A.2，B.3)，所述Hello(C.5，A.2，B.3)包括由中继方C自身周期性地中继的广播统计数信息和从各个发送方A和B接收到的广播统计数信息。
当接收到问候分组时，接收方D检索如图5所示的存储在数据库中的霍夫曼表(近邻表)，以发现还没有接收的任意广播分组。然后接收方D将问候应答分组，例如Hello_r(C.4，C.5)发送到中继方C，以请求未接收的广播分组(S602)。即，如图6中的602所示，根据与从中继方C发送的问候分组相关的、由中继方C中继的广播分组的统计数是5的信息，接收方D发送问候应答分组Hello_r(C.4，C.5)，以请求有关未接收到的4和5的广播分组的重发。
结果，当接收发送问候应答分组Hello_r(C.4，C.5)时，中继方C将所请求的有关4和5的广播分组重发到接收方D。然后，接收方D或节点40接收有关4和5的广播分组，然后在图5所示的表中更新的对应的广播分组，从而能够在其中存储并管理已更新的广播分组。
在图6中的最后步骤S603和S604，当接收方D或节点40接收到广播统计数10时，如果假设中继方C或节点30的广播分组重发缓冲器的大小是10，则接收方D触发问候应答分组。当从单步节点成功接收触发问候分组时，中继方C清除广播分组重发缓冲器。
之后，将参考图7和8，描述从发送方A和B或中继方C发送的广播分组的数据格式。
图7是根据本发明实施例的广播分组的数据格式，图8示出了根据本发明实施例的问候分组的数据格式。
首先，参考图7，通常能够将广播分组划分为IP头标字段、IP选项头标字段和广播数据字段。IP选项头标字段包括中继方节点列表信息字段，包括用于接收广播数据的相关节点的近邻中继方节点的列表信息；以及有关由相关节点接收的广播分组的广播统计信息字段。
如图8所示，描述从中继方节点或接收方节点发送的问候分组格式，问候分组包括类型信息字段、标志信息字段和与相邻节点或发送方节点相关的ID信息字段。可以将标志信息字段划分为与广播分组的接收有关的应答信息(NACK，ACK)字段和保留字段。
问候分组还包括广播统计信息字段BC、在未能接收到广播分组的情况下的丢失分组的位图信息字段NACK MAP、相邻节点的近邻信息字段和广播重发信息字段。相邻信息字段包括发送方和其它相邻节点的ID信息和作为响应未能接收广播分组的情况的应答信息的NACK信息。
重发信息字段包括未能从特定节点接收到的广播分组的ID信息PID(分组ID)和ID信息，即有关特定节点的SRC(源)地址。
之后，将参考图9，以逐步的方式描述在中继方节点或接收方节点中产生问候分组和将问候分组发送到发送方节点或中继方节点的过程。
图9是根据本发明实施例的产生问候分组并发送问候分组的过程的流程图。
如图9所示，任意一个中继方和接收方节点依次检索图5所示的近邻表，以便产生问候分组。相关节点确定是否已经完全地检索了近邻表(S701)。
如果确定还没有完全地检索近邻表，则相关节点检索如图5所示的近邻表中的各个节点的位图字段，以确定是否存在丢失广播分组(S702)。
如果发现在从任意相邻节点发送的广播分组中丢失了分组，则相关节点参考近邻表的对应节点的位图，以产生用于请求丢失分组的重发的问候分组(S703)。
然而，如果在从任意相邻节点发送的广播分组中没有丢失分组，则相关节点产生问候分组，该分组包含存储在接收方节点的发送方节点的最近的近邻广播统计数(NBC+1)(S704)。数目NBC+1指示了从发送方要发送的下一个广播统计数。例如，如果发送方发送30广播分组并且中继方节点或接收方节点成功地接收了所有分组，则相关节点产生包括了指示NBC(30)+1＝31的统计数信息的问候分组，以将该信息发送到发送方。
在相关节点根据与存储在其近邻表中的所有相邻节点中的广播数据的接收有关的检索结果，产生了问候分组之后，相关节点将所产生的问候分组发送到发送方节点(S705)。
接下来，将参考图10，以逐步的方式描述接收根据图9中的过程在中继方节点或发送方节点中产生的问候分组的过程。
图10是接收根据图9中的过程所产生的问候分组并处理已接收的问候分组的过程的流程图。
参考图10，任意一个中继方和发送方节点确定是否已经接收到了来自新节点的问候分组(S801)，其中所述新节点并不在其近邻表中。
如果从新节点接收到了问候分组，则在近邻表中登记该新节点(S802)。
然而，如果从近邻表中已有的任意节点接收到了问候分组，则相关节点确定已接收的问候分组是否是触发问候分组(S803)。可以将触发问候分组分为两种类型的问候分组通过设置定时器或设置已接收广播统计数来周期性发送第一问候分组。第二问候分组用于当发送缓冲器中充满了已接收的广播分组时，清除存储在发送方节点的发送缓冲器中的所有广播数据。
即，在步骤S803，执行广播，直到充满了执行该程序的相关关节点的缓冲器，以便确定已接收的问候分组是否是任意相邻节点用于清除发送缓冲器的问候分组。
如果已接收的分组不是用于清除缓冲器的触发问候分组，则相关节点检查已接收问候分组的位图信息。
接下来，相关节点根据所检查的已接收问候分组的位图信息来确定是否存在任何丢失分组。如果存在丢失分组，则相关节点将与丢失分组相对应的广播分组发送到接收方节点或中继方节点(S806)，并更新其近邻表(S807)。即，在相关节点的近邻表中更新位图信息和广播统计(BC)信息。
然而，如果作为步骤S805中位图检查的结果，不存在丢失分组，则相关节点只更新近邻表。
另一方面，如果在步骤S803已接收的问候分组是触发问候分组，则相关节点确定是否已经从所有相邻节点接收到了用于清除缓冲器的触发问候分组(S808)。
如果接收到了来自所有相邻节点触发问候分组，则清除缓冲器(S811)。相反，如果没有接收到来自所有相邻节点的触发问候分组，则设置定时器(S809)。即，如果存在没有发送触发问候分组的任意节点，由于相关节点不能在无限时间内等待来自关联节点的触发问候分组而不清除缓冲器，因此利用定时器设定了参考时间。
当设置了定时器时，相关节点检查已计数的时间是否超出了设置的参考时间。如果已计数的时间超出设置的参考时间，即使没有接收到触发问候分组，也清除缓冲器。
接下来，将参考图11，以逐步的方式来描述接收广播数据的过程。
图11是根据本发明实施例在中继方节点或接收方节点中接收广播数据的过程的流程图。
当任意一个中继方和接收方节点接收到广播分组时(S901)，相关节点从近邻表中读取NBC(S902)。NBC指示最近的近邻广播统计数或最近接收的广播分组的值。
然后，相关节点确定新接收的广播分组的NBC+1是否与近邻表中的BC相同(S903)。即，对最近的广播分组的广播统计数(BC)与BC之后接收的NBC+1进行比较。因此，例如，接收方节点确定是否已经完全地接收了从发送方节点或中继方节点发送的广播分组。
如果NBC+1与BC相同，即，接收方节点完全无损失地接收到例如从发送方或中继方节点发送的广播分组，更具体地，接收方节点接收到来自发送方节点的第30个广播分组NBC，当前，发送方节点以不存在丢失分组的NBC+1＝BC发送第31个广播分组，接收方节点确定BC是否大于MAX_Count(S904)，MAX_Count是发送方节点的缓冲器大小。即，确定广播统计数是否超出了发送方节点的缓冲器大小。
如果当前发送的广播统计数(BC)超出了发送方节点的缓冲器大小，接收方节点将触发问候分组发送到发送方节点(S905)。在发送了用于清除的问候分组之后，接收方节点根据新广播统计数来更新近邻表(S906)。
然而，如果当前发送的广播统计数(BC)没有超出发送方节点的缓冲器大小，则直接执行步骤S906。
此外，如果NBC+1在步骤S903与BC不同，则确定BC是否大于NBC+1(S907)。
如果BC大于NBC+1，即，如果到目前为止由发送方节点发送的分组的广播统计数大于到目前为止由接收方节点接收的分组的广播统计数，其中发送方节点发送了所有31个分组BC，接收方节点接收到29个分组，损失了第30个分组，则接收方节点更新近邻表中的丢失分组列表(S909)，其中通过问候分组重发丢失分组。
然而，如果在步骤S907中BC不大于NBC+1，即，即使假设接收方分组接收到第30个分组，如果接收方节点接收到了第25个分组，则接收方节点丢弃已接收的分组(S908)，其中即使接收到了所有的分组，在任意其它节点的重发请求下，接收方节点接收了分组。
相对于根据本发明实施例的在移动Ad-hoc网络中处理广播数据的方法和根据现有技术的通过洪泛和中继方的处理广播数据的方法执行网络仿真，图12和13示出了其分组发送率和已发送分组数目的比较结果。
图12是比较根据现有技术和本发明实施例所测量的分组发送率的曲线，图13是比较根据现有技术和本发明实施例所测量的分组发送数目的曲线。
如图12所示，本发明的实施例的分组发送率具有与作为传统洪泛的优点的冗余分组发送的可靠效果相同或更优的性能。尽管传统洪泛能够发送多个冗余分组，但其不能在分组冲突中重发任何丢失分组，因此不能提高可靠性。
此外，如图13所示，根据传统的洪泛，分组发送数目随着发送节点的数目的增加成指数比例增大。相反，传统的中继方技术保持了均匀的100或更小的值，而与发送节点数目的增大无关。
本发明实施例的广播数据处理方法比中继方技术发送更多的分组以保证可靠性，但是与洪泛技术不同，不会引起相对于节点数目增加的分组发送数目的突然增加。
因此，根据本发明实施例的在Ad-hoc网络中处理广播数据的方法在移动Ad-hoc网络中具有带宽和广播数据的发送可靠性之间的权衡关系，因此能够增大带宽，同时提高了可靠性。
权利要求
1.一种方法，包括接收从发送节点发送过来的广播分组，并使用存储在相关节点的缓冲器的近邻表中的最近近邻广播统计数(NBC)和包含在从发送节点已接收的广播分组中的广播统计数(BC)，确定是否已经接收到了所有的广播分组；如果已经接收到了从发送节点发送的所有广播分组，对已接收的广播分组的广播统计数(BC)和相关节点的缓冲器的大小进行比较；以及如果已接收的广播分组的广播统计数(BC)超出了相关节点的缓冲器的大小，则产生用于清除发送节点的缓冲器的问候分组，并将问候分组发送到发送节点，清除相关节点的缓冲器，并根据广播分组更新相关节点的已清除的缓冲器的近邻表。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述近邻表包括广播分组发送节点的ID信息、最近的近邻广播统计数(NBC)信息和存储已接收广播分组的缓冲器的缓冲器大小信息和位图信息，所述位图信息与由于分组错误或丢失分组而没有接收到的已接收广播分组中的分组的列表有关。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于发送节点包括中继节点，从而中继通过产生广播分组并向接收节点发送的发送方节点发送的广播分组。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于每个广播分组包括IP头标字段、包括相邻中继方节点的列表信息的中继方节点列表信息字段、从相关节点发送过来的广播分组的广播统计信息字段和广播数据字段。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括如果已接收的广播分组的广播统计数(BC)没有超出相关节点的缓冲器的大小，则更新近邻表中的已接收的广播分组信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括当接收到来自发送节点的广播分组时，周期性地产生包含广播分组接收确认信息的问候分组，并根据预定的时间周期或预定分组数目将问候分组发送到发送节点。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于问候分组包括分组类型信息字段；与广播分组的接收有关的应答信息(NACK，ACK)字段；标志信息字段，包括保留字段；相邻发送节点的ID信息字段；广播统计数(BC)信息字段；由未能接收到广播分组接收来识别的丢失分组的位图信息字段(NACK MAP)；近邻信息字段，包含发送方节点和相邻中继方节点的ID信息和作为响应未能接收广播分组接收的应答信息的NACK信息；以及广播重发信息字段，包含未能从其接收到广播分组的对应节点的ID信息和对应节点的节点和ID信息或源(SRC)地址。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括如果还没有接收到所有广播分组，则确定包含在已接收的广播分组中的广播统计数BC是否大于最近的近邻广播统计数(NBC)之后的广播统计数(NBC+1)；如果到目前为止，从发送节点发送的广播统计数大于到目前为止已接收的广播统计数，则更新接收方节点的近邻表中的丢失分组列表，并发送用于丢失分组的重发的问候分组；以及如果到目前为止从发送节点发送的广播统计数不大于到目前为止已接收的广播统计数，则确定接收方节点是否已经接收到了所有的分组，以及在针对丢失分组重发的另一个节点的请求下是否已经接收到了对应的广播分组，并丢弃已接收的广播分组。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于产生并将问候分组发送到发送节点包括顺序地检索存储在近邻表中的有关发送广播分组的各个节点的广播数据位图信息，以确定是否存在丢失分组；以及如果确定存在丢失分组，则使用近邻表中的位图产生用于请求丢失分组的问候分组，并将问候分组发送到发送丢失分组的对应节点。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于当接收到问候分组时，发送节点执行以下操作确定是否已经从发送节点的缓冲器中的近邻表中所没有列出的新节点接收到了问候分组；如果已经从发送节点的近邻表中列出的节点接收到了问候分组，则确定已接收的问候分组是否是用于清除全部缓冲器的触发问候分组；如果已接收的问候分组不是触发问候分组而是用于周期性地通知广播分组的接收的问候分组，则检查已接收的问候分组中的位图信息，以确定是否存在丢失分组；以及如果存在丢失分组，则将与丢失分组相对应的广播分组发送到发送问候分组的节点并更新发送节点的近邻表。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于如果确定接收到的问候分组是触发问候分组，则发送节点执行以下操作确定是否已经从所有近邻节点接收到了用于缓冲器清除的触发问候分组；如果已经从所有近邻节点接收到了触发问候分组，则清除缓冲器，而如果还没有从所有近邻节点接收到触发问候分组，则设置定时器以计数设定时间；以及比较已计数的时间和设定时间，如果已计数的时间超出了设定时间，即使还没有从所有近邻节点接收到触发问候分组，也清除缓冲器。
12.一种方法，包括设置至少一个发送方节点和中继方节点，用于将广播分组从发送方节点中继到接收方节点；当接收到来自发送方或中继方的广播分组时，接收方节点根据使用存储在接收方节点的缓冲器的近邻表中的最近广播统计数(NBC)和包含在从发送节点已接收的广播分组中的广播统计数(BC)，确定是否已经接收到了从发送方或中继方节点发送的所有广播分组；如果已经接收到了来自发送方或中继方节点的所有广播分组，则接收方节点对已接收的广播分组和广播统计数(BC)的缓冲器的大小进行比较；以及如果已接收的广播分组的广播统计数(BC)超出了接收方节点的缓冲器的大小，则产生用于清除发送方或中继方节点中缓冲器的问候分组，并将问候分组发送到发送广播分组的发送方和中继方节点中的任一节点，清除接收方节点的缓冲器，并使用已接收的广播分组来更新接收方节点的已清除的近邻表的近邻表。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于接收方节点的缓冲器中的近邻表包括中继广播分组的中继方节点的ID信息、从发送广播分组的节点已接收的最近的NBC信息和存储已接收的广播分组的缓冲器的缓冲器大小信息，以及位图信息，所述位图信息与由于分组错误或丢失分组而没有接收到的已接收广播分组中的分组的列表有关。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于每个广播分组包括IP头标字段；中继方节点列表信息字段，包括接收方节点的近邻中继方节点的列表信息；广播统计信息字段，针对从对应节点发送过来的广播分组；以及广播数据字段。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于还包括当接收到来自中继方节点的广播分组时，接收方节点周期性地产生包含广播分组接收确认信息的问候分组，并根据预定的时间间隔或预定分组数目将问候分组发送到中继方节点或通过中继方节点发送到发送方节点。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于发送到中继方节点或通过中继方节点发送到发送方节点的问候分组包括分组类型信息字段；与广播分组的接收有关的应答信息(NACK，ACK)字段；标志信息字段，包括保留字段；相邻发送节点的ID信息字段；广播统计(BC)信息字段；由未能接收到广播分组接收来识别的丢失分组的位图信息字段(NACK MAP)；近邻信息字段，包含发送方节点和相邻中继方节点的ID信息和作为响应未能接收广播分组接收的应答信息的NACK信息；以及广播重发信息字段，包含未能从其接收到广播分组的对应中继方和发送方节点之一的ID信息和对应节点的节点和ID信息或源(SRC)地址。
17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于还包括如果已经确定还没有接收到来自中继方节点的所有已发送广播分组，则确定包含在已接收的广播分组中的广播统计数(BC)是否大于最近的近邻广播统计数(NBC)之后的广播统计数(NBC+1)；如果到目前为止，从中继方节点发送的广播统计数大于到目前为止已接收的广播统计数，则更新接收方节点的近邻表中的丢失分组列表，并发送用于丢失分组的重发的问候分组；以及如果到目前为止从中继方节点发送的广播统计数不大于到目前为止已接收的广播统计数，则确定接收方节点是否已经接收到了所有的分组，以及在针对丢失分组重发的另一个节点的请求下是否已经接收到了对应的广播分组，并丢弃已接收的广播分组。
18.根据权利要求12所述的方法，其特征在于产生并将问候分组发送到中继方节点或通过中继方节点发送到发送方节点包括顺序地检索存储在接收方节点的缓冲器的近邻表中的有关发送广播分组的发送方和中继方节点的广播数据位图信息，以确定是否存在丢失分组；以及如果已经确定存在丢失分组，则使用近邻表中的位图信息产生用于请求丢失分组的问候分组，并将问候分组发送到发送丢失分组的中继方节点或通过中继方节点发送到发送方节点。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于当接收到问候分组时，中继方或发送方节点执行以下操作确定是否已经从中继方或发送方节点的缓冲器中的近邻表中所没有列出的新接收方节点接收到了问候分组；如果已经从中继方或发送方节点的近邻表中列出的节点接收到了问候分组，则确定已接收的问候分组是否是用于清除全部缓冲器的触发问候分组；如果已接收的问候分组不是触发问候分组而是用于周期性地通知广播分组的接收的问候分组，则检查已接收的问候分组中的位图信息，以确定是否存在丢失分组；以及如果存在丢失分组，则将与丢失分组相对应的广播分组发送到发送问候分组的接收方节点并更新中继方或发送方节点的近邻表。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于如果确定已接收的问候分组是触发问候分组，则中继方或发送方节点执行以下操作确定是否已经从所有近邻节点接收到了用于清除缓冲器的触发问候分组；如果已经从所有近邻节点接收到了触发问候分组，则清除缓冲器，而如果还没有从所有近邻节点接收到触发问候分组，则设置定时器以计数设定时间；以及比较已计数的时间和设定时间，如果已计数的时间超出了设定时间，即使还没有从所有近邻节点接收到触发问候分组，也清除缓冲器。
21.一种方法，包括设置至少一个发送方节点和中继方节点，用于将广播分组从发送方节点中继到接收方节点；当接收到广播分组时，发送由中继方或发送方节点处理的问候分组；确定是否已经从中继方或发送方节点的缓冲器中的近邻表中所没有列出的新接收方节点接收到了问候分组；如果已经从中继方或发送方节点的近邻表中列出的节点接收到了问候分组，则确定已接收的问候分组是否是用于清除全部缓冲器的触发问候分组；如果已接收的问候分组不是触发问候分组而是用于周期性地确认广播分组的接收的问候分组，则检查已接收的问候分组中的位图信息，以确定是否存在丢失分组；以及如果存在丢失分组，则将与丢失分组相对应的广播分组发送到发送问候分组的接收方节点并更新中继方或发送方节点的近邻表。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于如果确定已接收的问候分组是触发问候分组，则中继方或发送方节点执行以下操作确定是否已经从所有近邻节点接收到了用于清除缓冲器的触发问候分组；如果已经从所有近邻节点接收到了触发问候分组，则清除缓冲器，而如果还没有从所有近邻节点接收到触发问候分组，则设置定时器以计数设定时间；以及比较已计数的时间和设定时间，如果已计数的时间超出了设定时间，即使还没有从所有近邻节点接收到触发问候分组，也清除缓冲器。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于从接收方发送的问候分组包括分组类型信息字段；与广播分组的接收有关的应答信息(NACK，ACK)字段；标志信息字段，包括保留字段；相邻发送节点的ID信息字段；广播统计数(BC)信息字段；响应未能接收到广播分组接收的丢失分组的位图信息字段(NACK MAP)；近邻信息字段，包含发送方节点和相邻中继方节点的ID信息和作为响应未能接收广播分组接收的应答信息的NACK信息；以及广播重发信息字段，包含未能从其接收到广播分组的对应中继方和发送方节点之一的ID信息和对应节点的节点和ID信息或源(SRC)地址。
全文摘要
在移动Ad－hoc网络中处理广播数据的方法包括使用存储在相关节点的缓冲器的近邻表中的最近广播统计数(NBC)和包含在从发送节点已接收的广播分组中的广播统计数(BC)，确定是否已经接收到了所有的广播分组。如果已经接收到了从发送节点发送的所有广播分组，对已接收的广播分组的广播统计数(BC)和相关节点的缓冲器的大小进行比较。如果已接收的广播分组的广播统计数(BC)超出了相关节点的缓冲器的大小，则产生用于清除发送节点的缓冲器的问候分组，并将问候分组发送到发送节点，清除相关节点的缓冲器，并根据广播分组更新相关节点的已清除的缓冲器的近邻表。
文档编号H04L12/70GK1607783SQ20041001198
公开日2005年4月20日 申请日期2004年9月27日 优先权日2003年10月13日
发明者金柄澈, 朴容奭, 崔炳求 申请人:三星电子株式会社