[发明专利]在TDMA协议的无线自组网中实现快速分组转发的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及到一种信息分组的快速转发，可用于不同应用场景下采用时分多址接入TDMA协议的无线自组网Ad hoc网络。

背景技术

Ad hoc网络不依赖于任何预设的网络设施，在彼此通信覆盖范围内的两个网络节点可以直接通信，但两个相距较远的网络节点必须要通过其他网络节点的转发才能进行通信，因此网络节点还担负着报文转发的工作。由于每个主机的通信范围有限，数据一般需要通过多个节点的转发才能到达目的地，因此节点的报文转发吞吐量以及时延对于整个网络的性能有很大的影响。

在传统的多址接入层采用TDMA协议的Ad hoc网络中，接收节点在接收到多址接入MAC层数据帧时，必须将MAC层数据帧组合成网络层数据包，然后在网络层对该数据包进行路由处理寻找下一跳节点，最后再对网络层数据包进行分组处理形成MAC数据帧进行转发。每一次转发都需要进行上述过程，这样做会产生两个弊端，第一，随着网络规模的扩大，网络中每个节点平均要处理的转发请求会增加，转发带来的硬件和时间资源消耗会使处理能力有限的节点忙于转发的处理，无法及时有效的完成其作为移动终端自身应该完成的数据处理任务。第二，在网络节点自身的数据处理任务繁忙或者网络中的转发请求较多时，一部分报文的转发请求不能得到及时的响应，从而导致报文端到端时延较大，使得网络性能严重下降。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的缺陷，提出一种在TDMA协议下的无线自组网Ad hoc网络中实现快速分组转发的方法，以减少节点资源消耗和报文的端到端时延，提升了网络的系统性能。

本发明技术方案是：利用FPGA在MAC层完成数据分组的转发，其实现步骤包括如下：

（1）每次节点开机时，在FPGA中初始化用于多址接入MAC层快速分组转发的路由表，并在每次网络层的路由信息发生变化时，更新该路由表：

（1a）在FPGA中生成存储深度为M、数据宽度为L bits的路由表存储模块RAM0，在该路由表存储模块RAM0中存储路由表，M，L满足2^L≥N，M≥N，N为网络中的节点个数；

（1b）在网络层维护的路由信息发生改变时，将路由信息更新到FPGA中的多址接入MAC层路由表中，路由表存储模块RAM0的地址表示路由表中的目的节点，该地址上存储的值表示从当前节点到达此目的节点所要经过的下一跳节点；

（2）对接收的多址接入MAC层数据帧接收地址进行判断：

若接收地址为广播地址，则表明该数据帧为广播帧，当前节点接收该数据帧，执行步骤（3）；

若接收地址为当前节点地址，则查看目的地址，若目的地址为当前节点地址，则执行步骤（3），若目的节点不为当前节点地址，则执行步骤（4）；

若接收地址既不为广播地址，也不为当前节点，则丢弃该帧；

（3）当前节点直接接收数据，根据多址接入MAC层数据帧的序号，将多址接入MAC层数据帧组合成网络层数据包，提交给网络层使用；

（4）在FPGA中对多址接入MAC层数据帧进行转发：

（4a）首先查询FPGA中存储的路由表，根据多址接入MAC层数据帧的目的节点，查询出下一跳节点地址Nh；

（4b）从接收存储模块RAM1中读取多址接入MAC层数据帧，存入到发送存储模块RAM2当中，然后将发送存储模块RAM2中的接收地址修改为下一跳节点地址Nh；

（4c）在该转发节点的发送时隙中进行发送，将存储在发送存储模块RAM2中的数据发送，完成本次多址接入MAC层数据帧的快速分组转发；

（5）在每次接收到新的多址接入MAC层数据帧后，重复执行步骤（2）-（4）。

本发明与现有技术相比，由于MAC帧携带目的地址信息，FPGA在MAC层完成报文的转发工作，具有如下优点：

1）能够有效地节省网络节点的处理器和存储资源，使网络节点有尽可能多的资源来完成自身的数据处理，人机交互等任务。

2）避免了分组和组帧带来的时间开销，极大地降低一次转发所占用的时间开销，使得报文的端到端时延减少，提升了网络的系统性能。

附图说明

图1是本发明的实现流程图；

图2是现有TDMA数据帧的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明内容作详细叙述：

参照图1，本发明的实现步骤如下：

步骤1，初始化路由表，并在网络层维护的路由信息发生改变时对路由表进行更新。