一种无线自组网中以太网帧聚合方法与流程

本发明涉及无线自组网技术领域，特别是指一种无线自组网中以太网帧聚合方法，可用于无线自组网中以太网业务的高效传输。

背景技术：

无线自组网是一种通过无线信道进行通信的自组织网络系统，其带宽、容量及性能等都受到较为严苛的限制。在无中心自组网中，数据通信时隙需收发节点进行预约确定且每个时隙可以传输的数据量是确定的，而不同业务终端所产生的以太网业务帧的帧长是各不相同的。但是，在没有以太网帧聚合的系统中，传输较短的以太网帧与传输较长的以太网帧需要消耗相同的时隙资源，存在较大的浪费。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于避免上述背景中的不足之处而提供一种无线自组网中以太网帧聚合方法，该方法能够在不明显引入新的时延的情况下，使无线自组网可以在单一数据时隙内传输尽可能多的以太网业务帧，从而显著提升无线自组网的以太网业务传输能力及对不同类型业务的适应性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种无线自组网中以太网帧聚合方法，应用于无线自组网通信系统，所述无线自组网通信系统的每个节点均具有发送端和接收端，其中，发送端包括以太网业务接收模块、第一数据处理模块、遗留数据缓冲区、待发送数据缓冲区以及路由处理与发送模块，接收端包括信道业务接收模块、第二数据处理模块以及以太网业务发送模块；发送端接收到业务终端发出的以太网帧后进行帧聚合处理，通过路由处理与发送模块发送出去；接收端接收到聚合帧后，将其恢复为以太网帧，并发送至业务终端。

进一步的，发送端进行帧聚合处理的具体方式为：

（1）以太网业务接收模块接收来自于业务终端的以太网帧，若接收到以太网帧则发送至第一数据处理模块并执行步骤（2），若未接收到以太网帧且待发送数据缓冲区为空，则再次执行步骤（1），若未接收到以太网帧且待发送数据缓冲区不为空，则执行步骤（4）；

（2）第一数据处理模块将以太网帧封装为单帧，存入遗留数据缓冲区，然后执行步骤（3）；

（3）判定所述单帧是否符合与上一帧进行帧聚合的条件，若是则执行步骤（4），否则执行步骤（5）；

（4）将单帧进行聚合，存储至待发送数据缓冲区，清空遗留数据缓冲区，然后执行步骤（1）；

（5）将待发送数据缓冲区中的聚合帧送入路由处理与发送模块进行发送，若遗留数据缓冲区仍存有数据，则执行步骤（4），否则执行步骤（1）。

进一步的，接收端接收到聚合帧后，将其恢复为以太网帧，并发送至业务终端的具体方式为：

（6）信道业务接收模块接收到数据帧，若为发送给本节点的数据，则将其发送至第二数据处理模块并执行步骤（7），否则发送至本节点发送端的路由处理与发送模块进行转发或丢弃；

（7）第二数据处理模块读取聚合帧，解析帧头，获取聚合帧帧长及单帧数量信息，然后执行步骤（8）；

（8）第二数据处理模块解析聚合帧包体，读取下一个单帧帧头，根据单帧帧头所标识的帧长读取封装在此单帧内的以太网帧，然后执行步骤（9）；

（9）第二数据处理模块将解析完成的以太网帧发送至以太网业务发送模块，由以太网业务发送模块发送给业务终端；

（10）第二数据处理模块判断此聚合帧中所有单帧是否均已解析完成，若是则执行步骤（6），否则重复执行步骤（8）～（9）。

进一步的，所述单帧包括2字节的帧长、1字节的帧序号以及以太网帧，所述聚合帧包括2字节的帧长、1字节的单帧数量以及1个或多个单帧。

与背景技术相比，本发明具有以下优点：

（1）本发明大幅提升了无线自组网对不同类型的以太网业务的适应性，获得了更高的时隙资源利用效率，从而使得无线自组网具备了更为高效的以太网业务传输能力。

（2）本发明未引入额外的处理时延，实时性好。

（3）本发明在网络层基于cpu实现，软、硬件接口清晰简单，性能稳定可靠，扩展性和可移植性好。

（4）本发对以太网业务帧进行透明传输，可兼容各类基于以太网的协议。

附图说明

图1是本发明实施例中发送端的结构框图；

图2是本发明实施例中接收端的结构框图；

图3是本发明实施例中发送端的工作流程图；

图4是本发明实施例中接收端的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

一种无线自组网中以太网帧聚合方法，应用于无线自组网通信系统，所述无线自组网通信系统的每个节点均具有发送端和接收端。节点的网络层对需要传输的以太网帧进行封装处理，其将以太网帧加入“帧长”及“序号”字段，封装为单帧，进而为聚合后的数据帧加入“帧长”及“单帧数量”字段，封装为聚合帧。

其中，发送端如图1所示，包括以太网业务接收模块、第一数据处理模块、遗留数据缓冲区、待发送数据缓冲区以及路由处理与发送模块。接收端如图2所示，包括信道业务接收模块、第二数据处理模块以及以太网业务发送模块。发送端接收到业务终端发出的以太网帧后进行帧聚合处理，通过路由处理与发送模块发送出去；接收端接收到聚合帧后，将其恢复为以太网帧，并发送至业务终端。

该无线自组网中的各个节点均兼有收发功能。各节点的硬件部分可基于powerpc处理器实现，软件部分可基于vxworks嵌入式操作系统开发，功能在设备网络层完成实现。

具体来说，发送端的工作流程如图3所示，包括以下步骤：

（1）以太网业务接收模块自业务终端接收以太网帧，若接收到以太网帧则发送至数据处理模块并执行步骤（2），若未接收到以太网帧且待发送缓冲区为空则再次执行步骤（1），若未接收到以太网帧且待发送缓冲区不为空，则执行步骤（5）；

（2）数据处理模块将以太网帧封装为单帧，更新单帧帧头“帧长”字段（2字节），用于标识当前以太网帧的长度，存入遗留数据缓冲区；

（3）判定该单帧是否符合与待发送缓冲区中的聚合帧进行帧聚合的条件，符合或缓冲区为空则执行步骤（4），不符合则直接执行步骤（5）；

具体来说，可以进行帧聚合的条件包括：各以太网帧目的地址相同，以及完成帧聚合后帧长不大于mac层mtu（maximumtransmissionunit，最大传输单元）；

（4）将单帧进行聚合，更新单帧帧头中的“帧序号”字段（1字节）用于标识此单帧在聚合帧中的排序，第一个单帧序号为0，更新聚合帧帧头的“帧长”字段（2字节）及“单帧数量”字段（1字节）用于标识聚合帧中包含的单帧数量。将聚合帧存储至待发送缓冲区，清空遗留数据缓冲区，执行步骤（1）；

（5）将待发送缓冲区中的聚合帧送入路由处理与发送模块，若遗留数据缓冲区仍存有数据，执行步骤（4），若没有则执行步骤（1）；

接收端的工作流程如图4所示，包括以下步骤：

（6）信道业务接收模块从信道接收到数据帧，若为发送给本节点的数据则执行步骤（7），否则发送至路由处理与发送模块进行转发或丢弃；

（7）读取聚合帧并解析帧头，前两个字节为帧长记为l，第三个字节为聚合帧所包含的单帧数量记为；读取聚合帧包体，聚合帧包体前两个字节为第一个单帧的帧长，记为，包体第三个字节为此单帧的序号记为，已解析的字节数量标记为；

（8）从聚合帧包体第3个字节开始读取个字节，恢复出以太网帧并将解析完成的以太网帧发送至以太网业务发送模块，最终发送给业务终端并令；

（9）若，则执行步骤（6），若则继续执行步骤（10）；

（10）从聚合帧第个字节开始，读取2字节帧长记为，之后读取一字节帧序号记为，进而读取帧序号字段之后个字节，恢复出以太网帧，发送至以太网业务发送模块，令，执行步骤（9）。

总之，本发明在网络层实现，处理方式灵活高效，在不引入额外时延的前提下，大幅提升了无线自组网对不同类型的以太网业务的适应性，获得了更高的时隙资源利用效率，从而使得无线自组网具备了更为高效的以太网业务传输能力。此外，本发明支持以太网业务的透明传输，对上层协议具有良好的兼容性，可以应用于各种无线自组网系统中。