[发明专利]一种无线场景下NDN链路层和网络层融合传输方法

说明书

本发明涉及一种无线场景下NDN链路层和网络层融合传输方法，属于命名数据网络无线传输技术领域。先制定无线局域网的各类型控制帧结构，将兴趣包插入到RTS帧内，引入RTS‑I帧；再制定针对NDN无线场景的RTS‑CTS信道预约方法；最后，在无线信道预约成功的前提下，进行数据传输与确认。以上步骤完成了一次有效数据传输，循环执行直至完成全部数据传输。所述方法有效解决了命名数据网络在数据传输时兴趣包发送频次高、链路层冗余控制帧过多的问题，降低了数据传输的帧间传输时延；将无线信道预约方法与NDN通信模式结合，实现了命名数据网络在无线场景下通信的“逐跳确认”，进而有益于无线信道的资源利用及通信回路的可靠保障。

技术领域

本发明涉及一种网络协议中链路层和网络层融合的数据传输方法，尤其涉及一种无线场景下命名数据网络(Named Data Networking,NDN)无线信道预约流程的优化方法，属于命名数据网络无线传输技术领域。

背景技术

现有的无线网络大多采用传统互联网的IP(Internet Protocol)技术，然而面对目前网络业务以获取内容为主的应用，并要支持海量异构终端接入以及移动性、安全性需求，现有的基于IP的网络架构面临诸多挑战。命名数据网络(Named Data Networking,NDN)作为一种未来网络体系结构，以“兴趣包”和“数据包”为载体，以“内容名”为寻址方式在网络内进行路由转发。其数据获取方式与内容存放的位置无关，从根本上打破了传统IP网络端到端的通信模式。

与传统IP网络“推”数据的方式不同，命名数据网络是以一种“拉”的模式去获取数据，每一次“拉”数据的过程均要伴随着“兴趣包请求、数据包应答”，由此便导致了在数据传输中兴趣包发送频次高的问题。

而在WLAN(Wireless Local Area Network)场景下应用命名数据网络也要按照IEEE 802.11协议，以CSMA/CA方式完成MAC层的多点接入，为有效解决无线接入场景中的“隐蔽站”和“暴露站”问题，IEEE 802.11协议采用了RTS-CTS(Request To Send-Clear ToSend)的信道预约方法。节点要发送数据前首先要发送一个RTS，待收到目的端发送的CTS后，才可以发送数据。在基于NDN架构的WLAN网络中，每发送一个兴趣包也要先发送一个RTS，待收到目的端发送的CTS后才能将兴趣包发送出去。

所以在网络层，由于兴趣包的高频次发送，将在链路层产生更多的RTS/CTS/ACK等一系列控制帧，这进一步凸显了兴趣包的开销较大，会占用过多的无线信道资源，同时也会带来更长的帧间传输时延，如何减少时延、提高传输效率是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对原有命名数据网络兴趣包传输频次较高、链路层冗余控制帧较多的技术缺陷，提出了一种无线场景下NDN链路层和网络层融合传输方法。

所述无线场景下NDN链路层和网络层融合传输方法，对采用DCF(DistributedCoordination Function)分布式协调方法接入MAC层的站点，采用RTS-I(Request ToSend-Interest)、RTS(Request To Send)、CTS(Clear To Send)、ACK(Acknowledge)以及DATA一系列控制帧，同时制定新的信道预约流程，将网络层的兴趣包融入到数据链路层的RTS帧中进行传输，不再单独发送兴趣包，实现了链路层和网络层数据传输的融合；所采用RTS-I帧结构传输一次所需数据包的数据帧字节长度较传统方式减少了48字节，同时减少了至少2个SIFS帧间间隔时长，数据帧开销的降幅达到了36.9％，达到数据传输“去冗余、降时延”的效果；除此以外，利用数据链路层IEEE 802.11协议的ACK帧的确认功能，设计实现了命名数据网络中兴趣包和数据包在链路层的“逐跳确认”机制，进一步提高了传输可靠性。

本发明的技术方案涉及到的定义如下：