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CN1251443C - 组播数据重发的方法和装置 - Google Patents

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CN1251443C
CN1251443C CNB031331629A CN03133162A CN1251443C CN 1251443 C CN1251443 C CN 1251443C CN B031331629 A CNB031331629 A CN B031331629A CN 03133162 A CN03133162 A CN 03133162A CN 1251443 C CN1251443 C CN 1251443C
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China
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multicast
retransmit
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张景训
黄孝善
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Abstract

通过在无线通信环境中编组无线终端、和对需要组播数据重发的无线终端的特定组执行组播数据重发、来进行可靠的组播数据重发的方法，从而提供了可靠的组播数据重发，并改善了网络的效率。所述组播数据传输方法包括步骤：根据在接入点与无线终端之间的距离、和从无线终端输出的信号的幅度，来将无线终端编组；从每组中选择用于重发组播分组的中继器，并安排中继器重发组播分组的顺序；创建组播分组序列首标，其指示每个组播分组的特征；组播所创建的组播分组序列首标。以所述安排的顺序来重发组播分组。

Description

组播数据重发的方法和装置
技术领域
本发明涉及在无线通信环境中组播数据传输期间降低分组丢失，更具体地说，涉及通过编组在无线通信环境中的无线终端、执行对于需要组播数据重发的、特定组的无线终端的组播数据重发、来进行可靠的组播数据重发的方法，从而提供可靠的组播数据重发，并改善网络的效率。
背景技术
为了允许通过因特网的数据传输，已经提出了单播、广播、组播和任意播放。
图1是用于说明单播、广播和组播传输的示意图。
单播传输是一对一类型的数据传输，它允许一个发送方向一个接收方发送数据。结果，当发送方期望向多个接收方发送数据的时候，单播发送使发送方资源过载，并显示出效率低的网络带宽利用。而且，当要发送到多个接收方的数据是诸如多媒体数据的大数据的时候，不能进行单播。
广播传输是一对多类型的数据传输，它允许发送方连接到一个网络的所有接收方发送数据。一旦发送方向一个接收方发送了数据，则其余的接收方复制所述数据。因此，广播传输可以改进网络的效率和降低网络的堵塞。但是，创建了不必要的流量，因为数据甚至被发送到不期望接收数据的接收方。
近来引入了任意播放传输，其中，数据被发送到具有任意播放地址的最合适的服务器。任意播放地址用于定义向一个用户提供相同的服务的每组服务器。需要数据的用户从具有相同的任意播放地址的一组服务器中选择能够提供最佳服务的最适当的服务器，并且，被提供所述数据。
在组播传输中，发送方仅仅向包括期望接收数据的接收方的组播组发送数据。因为组播传输支持一对多类型的数据传输、和多对多类型的数据传输，因此它消除了单播和广播传输的缺点。发送方可以改善网络的效率和降低网络的堵塞，因为仅仅要求发送方发送单个的数据分组。而且，接收方可以防止创建不必要的流量，因为要求接收方仅仅向组播组提供数据分组的复制。
组播是用于通过因特网广播、视频点播(VOD)或因特网视频会议来有效地发送数据的最有效的方法。
尤其是，在具有有限的诸如带宽和能力(power)的网络资源的无线通信环境中，组播传输显示了更有效的性能。但是，当在无线通信环境中使用用于诸如电缆网络的固定网络的组播技术的时候，必须对每个网络资源构造独立的组播树，这提高了控制流量，并且，导致频繁的分组丢失。
因此，对于有效的通信系统需要一种方法，该方法保留组播传输的优点，并且，对于无线通信环境是足够的。
重发是可靠的组播数据传输、以恢复分组丢失的重要机制。通过利用确认(ACK)帧发送，发送方可以根据所确定的结果来确定：是否接收方精确接收数据，以及，如果有必要的话，重发数据。
但是，当发送方从多个接收方接收确认(ACK)消息的时候，在从所有接收方接收ACK消息中的延迟长于数据传输所需要的时间量，这就破坏了网络资源的有效利用。为了解决这种问题，取代ACK帧发送的否定(NACK)帧发送被用于重发。但是，这种尝试对于具有高分组误差概率的无线通信环境还不是有用的。
取代利用ACK或NACK帧传输的自动重复请求(ARQ)，可以在复制数据后再发送这个数据。因为发送方不需要等待来自接收方的附加信息，因此可以保持信道的恒定效率而不论接收方的数量如何，并且，降低由于重复地发送而导致的分组丢失概率。
但是，因为在无线通信环境中信道的状态随时间动态改变，因此固定方式的重发发送不能帮助恢复分组丢失。换句话说，因为每个接收方的信道的位置和状态彼此不同，因此具有优良信道的接收方可以总是从发送方接收所有的数据分组，另一方面，具有差的信道的接收方总是具有高分组丢失概率。
因此，需要考虑下面的方面来在无线通信环境中获得有效的数据传输。首先，需要根据每个接收方的状态执行重发。其次，在其信道次于具有最差数据接收状态的终端的信道的终端上，一定不从接入点(AP)执行重发。这是因为，这种重发可以改善数据传输的可靠性，但是可能导致网络资源的低效率使用。再者，重发必须实现可靠的组播数据发送和有效的网络资源利用。
发明内容
本发明提供了一种通过编组无线终端、和对特定的无线终端组执行数据传输来进行可靠的重发的机制，因此恢复在无线通信环境中组播数据传输期间发生的分组丢失。
按照本发明的一个方面，提供了一种用于通过利用无线终端和接入点重发组播分组的系统中的组播数据重发方法，所述组播数据重发方法包括步骤：(a)从接入点接收由接入点创建的组播分组序列首标，组播分组序列首标指示每个组播分组的特征，(b)如果是无线终端被选择作为将要重发组播分组的中继器，则从接入点接收关于中继器重发组播分组的顺序的信息，以及(c)从接入点接收重发命令，并且，向其它无线终端重发组播分组。
按照本发明的另一个方面，提供了一种组播数据重发方法，包括步骤：(a)根据在接入点与无线终端之间的距离、和从无线终端输出的信号的幅度，来将无线终端编组，以及(b)从每组中选择用于重发组播分组的中继器，创建组播分组序列首标，组播所创建的组播分组序列首标，并且，重发组播分组，组播分组序列首标指示每个组播分组的特征。
按照本发明的另一个方面，提供了一种用于组播数据重发的装置，包括：编组单元，用于根据无线终端之间的距离、和从无线终端输出的信号的幅度，来将无线终端编组；中继器选择和重发顺序安排单元，用于从每组中选择接入点或无线终端用作重发组播分组的中继器，并安排中继器重发组播分组的顺序；组播分组序列首标创建单元，用于在组播了组播分组之前、创建组播分组序列首标；组播分组序列首标发送单元，用于向所有无线终端发送所创建的组播分组序列首标；重发单元，用于在组播分组序列首标发送单元组播了组播分组序列首标之后，按照由中继器选择和重发顺序安排单元安排的顺序来重发组播分组。
附图说明
通过参照附图详细说明本发明的典型实施例，本发明的上述和其它方面和优点将会变得更加清楚，其中，：
图1是用于说明单播、广播和组播传输的图；
图2是示出包括接入点(AP)和无线终端的一般网络的图；
图3是用于说明按照本发明的一个实施例的、由编组的无线终端执行的可靠组播数据传输方法；
图4是用于说明按照本发明的一个实施例的、从AP进行组播数据重发的步骤的流程图；
图5是用于说明按照本发明的一个实施例的、从无线终端进行组播数据重发的步骤的流程图；
图6是示出按照本发明的一个实施例的、基于在无线终端与AP之间的距离与从无线终端输出的信号的幅度编组的无线终端的图；
图7是用于说明按照本发明的一个实施例的、用于从每组选择重发组播分组的中继器的步骤并安排中继器重发组播分组的顺序的图；
图8是示出按照本发明的一个实施例的、组播分组序列首标的结构的图；
图9是用于说明按照本发明的一个实施例的、从AP和无线终端重发组播分组的图；
图10是按照本发明的一个实施例的用于组播数据重发的装置的方框图。
具体实施方式
现在，参照其中示出本发明的优选实施例的附图来更全面地说明本发明。
图2是示出包括接入点(AP)210和无线终端的一般网络的图。
无线终端可以以与无线终端“1”220相同的方式位于AP 210附近，或以与无线终端“10”230相同的方式远离AP210。
AP210在组播数据传输之前、基于在无线终端与AP210之间的距离、和从无线终端输出的信号的幅度，来编组无线终端，从每个组选择重发所接收的组播数据的中继器，并且，确定所选择的中继器所接收的组播数据的顺序。AP210和每个所选择的中继器以由AP210确定的顺序来重发所接收的组播数据。将参照图3来说明这种步骤，并且，将参照图8来说明当AP210和每个所选择的中继器发送组播数据时、所使用的组播分组序列首标的结构。
图3是用于说明按照本发明的一个实施例的、由编组的无线终端执行的可靠组播数据重发方法的流程图。
在步骤310，接入点(AP)基于在无线终端与AP之间的距离、和从无线终端输出的信号的幅度，来编组无线终端。换句话说，在网络中的无线终端与附近的无线终端编组。如果因为一组无线终端包括具有差信道的无线终端、而导致从这组无线终端输出的信号的幅度小于从其它组无线终端输出的信号的幅度，则具有差信道的无线终端与其它组的无线终端之一编组。
因为包括在同一组中的无线终端彼此相近，因此其间的通信的分组丢失概率小于与包括在其它组中的无线终端的通信的分组丢失概率。
在步骤320，AP从每组无线终端选择重发所接收的组播分组的中继器，并且，确定中继器重发所接收的组播分组的顺序。因为从每个组中选择具有最佳信道的无线终端来作为中继器，因此在同一组中的无线终端中继器的分组丢失概率最小。AP安排中继器重发所接收的组播分组的顺序，以便防止在中继器重发期间组播分组的冲突。因为AP首先发送组播分组，因此包括AP的组是组1。
在步骤330，AP在组播数据传输之前、创建组播分组序列首标(MTU)。组播分组序列首标(MTU)包括：组播序列ID信息、关于无线终端组的数量的信息、关于在每个组中的组播分组的数量的信息、前向纠错(FEC)信息。组播序列ID信息被用于识别组播分组序列。关于无线终端的组的数量的信息指示连接到无线网络的、接收组播分组的无线终端的组的数量。关于在每个组中的组播分组的数量的信息指示出：在组播了组播分组序列首标(MTU)之后发送的、在每个组中的组播分组的数量。
在步骤340，在AP组播了组播分组序列首标(MTU)和组播分组之后，在每个组中的中继器以在步骤320安排的顺序来组播所接收的组播分组。然后，已经无差错地接收了组播分组的无线终端丢弃从中继器重发的组播分组。相反，还没有准确地接收到组播分组的无线终端接收中继器重发的组播分组。
图4是用于说明按照本发明的、从AP的组播数据重发的步骤的流程图。
在步骤410，AP基于在无线终端与AP之间的距离、和从无线终端输出的信号的幅度，来编组无线终端。这种编组已经参照图3得到说明。
在步骤420中，AP从每个组中选择一个重发组播分组的中继器。从每个组中选择具有最佳信道的无线终端来作为中继器。因为AP可以根据从无线终端输出的信号的幅度而确定无线终端的信道的状态，因此AP选择输出最大幅度的信号的无线终端来作为中继器。
在步骤430，AP排列所选择的中继器重发组播分组的顺序。因为从每个组中选择具有最佳信道的无线终端来作为中继器，因此，在同一组中的其它无线终端中，中继器的分组差错概率是最小的。可以随意地按照中继器重发组播分组的顺序。
在步骤440，AP创建组播分组序列首标(MTU)。如上所述，组播分组序列首标(MTU)包括组播序列ID信息、关于无线终端的组的数量的信息、关于在每个组中的组播分组的数量的信息、前向纠错(FEC)信息。
在步骤450，在组播了组播分组序列首标(MTU)之后，AP重发组播分组。
图5是用于说明按照本发明的、从编组的无线终端进行组播数据重发的步骤的流程图。
通过AP来编组无线终端。被AP从一个组选择作为中继器的无线终端将重发组播分组，并且，在同一组中的其它无线终端接收从中继器转发的组播分组。
在步骤510，在利用无线终端和AP重发组播分组的系统中，无线终端从AP接收关于包括它本身的组的信息。在步骤520，无线终端确定是否它被选择作为中继器。
在步骤530，如果无线终端已经被选择作为重发组播分组的中继器，无线终端接收关于中继器从AP重发组播分组的顺序的信息。
在步骤540，如果无线终端还没有被选择作为中继器，则无线终端接收从中继器重发的组播分组，并且，如果它已经无分组差错地接收到组播分组，则丢弃从中继器重发的组播分组。
在步骤550，无线终端从AP接收重发命令，并且，接收重发命令的中继器向在同一组中的其它无线终端重发组播分组。
图6是示出基于在无线终端与AP之间的距离、和从无线终端输出的信号的幅度，来编组的无线终端的图。
如图6中所示，无线终端“1”611至无线终端“5”612被编组为包括其中心的接入节点(AP)610的组1。无线终端“3”620、无线终端“6”621和无线终端“10”622被编组为组2。以相同的方式，无线终端“4”630和无线终端“11”631至无线终端“13”632被编组为组3。
因为包括在同一组中的无线终端彼此相近，因此在其间的通信期间的分组丢失概率小于：与包括在其它组中的无线终端的通信期间的分组丢失概率。
图7是用于说明从每个组选择重发组播分组的中继器和安排中继器重发组播分组的顺序的步骤的图。
因为将具有最佳信道的无线终端选择为中继器，因此在同一组中的无线终端中，中继器的分组丢失概率是最小的。AP安排中继器重发组播分组的顺序，以便防止在中继器的重发期间的组播分组的冲突。
如图7中所示，接入点(AP)710作为组1的中继器，无线终端“3”720作为组2的中继器，无线终端“4”730作为组3的中继器。中继器的顺序按照组播分组的重发顺序。
图8是示出组播分组序列首标(MTU)的结构的图。
组播分组序列首标(MTU)800包括：组播序列ID信息810、关于无线终端的组的数量的信息820、关于在每个组中的组播分组的数量的信息830、前向纠错(FEC)信息840。
组播序列ID信息810用于识别包括多个将要重发的组播分组的组播分组序列。
关于无线终端的组的数量的信息820指示连接到无线网络的、将要接收组播分组的无线终端的数量。
关于在每个组中的组播分组的数量的信息830指示：将要在组播了组播分组序列首标(MTU)之后发送的组播分组的数量，即与将要由每个组的中继器重发的组播分组的数量相同。
FEC840用于纠正重发差错。
图9是用于描述从AP和无线终端重发组播分组的图。
在重发组播分组之前，AP向所有的无线终端发送组播分组序列首标(MTU)。然后，被选择为组1的中继器的AP向所有无线终端重发所接收的组播分组。此时，在组1中包括的无线终端“1”至无线终端“5”可以无差错地接收重发的组播分组，但包括在其它组中的无线终端可以具有分组丢失。
因此，被选择作为组2的中继器的无线终端“3”组播所接收的组播分组。此时，由于包括在组1中的无线终端已经接收到从组1的中继器重发的组播分组，其丢弃从无线终端“3”、即组2的中继器重发的组播分组。因为无线终端“6”至“10”可能由于分组差错而没有准确地接收到组播分组，它们接收从无线终端“3”、即组2的中继器重发的组播分组。
在这种情况下，因为在组3中包括的无线终端“11”至“13”可能由于分组差错而还没有准确地接收到组播分组，被选择作为组3的中继器的无线终端“4”向所有的无线终端重发组播分组。以这种方式，所有组的中继器重发组播分组，其使得全部无线终端可以成功地接收组播分组。
图10是按照本发明的组播数据重发的装置的方框图。
用于组播数据重发的装置包括在AP中，并且包括：一个编组单元1010、中继器选择和重发顺序安排单元1020、组播分组序列首标创建单元1030、组播分组序列首标发送单元1040和重发单元1050。
编组单元1010基于在无线终端与AP之间的距离、和从无线终端输出的信号的幅度，来编组无线终端。已经参照图3说明了这种编组。换句话说，在网络中的无线终端与附近的无线终端编组。如果因为一个无线终端组包括具有差信道的无线终端、而从这个无线终端组输出的信号的幅度小于从其它无线终端组输出的信号的幅度，则具有差信道的无线终端与其它无线终端组之一编组。
中继器选择和重发顺序安排单元1020从每个组中选择重发组播分组的中继器，并安排中继器重发组播分组的顺序。具有最佳信道的无线终端被选择作为中继器。因为AP可以根据从无线终端输出的信号的幅度，来确定无线终端的信道的状态，因此AP选择输出最大幅度的信号的无线终端来作为中继器。可以任意地安排中继器重发组播分组的顺序。
组播分组序列首标创建单元1030在发送组播分组之前、创建了组播分组序列首标(MTU)。
组播分组序列首标发送单元1040向所有无线终端发送所创建的组播分组序列首标(MTU)。
其后，重发单元1050以由中继器选择和重发顺序安排单元1020安排的顺序来重发组播分组。
本发明的实施例可以作为程序，可以嵌入计算机中或将要用于通用数字计算机的计算机可读介质中。
计算机可读介质包括、但不限于磁存储媒体(如ROM、软盘、硬盘等)、光可读媒体(如CD-ROM、DVD等)和载波(如通过因特网的发送)。
按照本发明，当通过无线信道发送组播数据时、每组的中继器重发组播分组，以便可以获得可靠的组播数据传输。按照本发明的组播数据重发方法与利用确认(ACK)、或否定帧的自动重复请求(ARQ)相比较，更有效地利用信道，并且，可被用于无线网络中而不管无线终端的数量如何。另外，所述组播数据重发方法比当使用由接入点(AP)重发N次的协议时、可以提供更可靠的组播数据发送。
而且，因为AP基于在无线终端与AP之间的距离、和从无线终端输出的信号的幅度，来编组无线终端，所以，信道的状态可以被反映到组播数据的重发中。
虽然已经参照本发明的实施例具体示出和说明了本发明，但本领域的技术人员会明白，在不脱离所附的权利要求所限定的本发明的实质和范围的前提下，可以进行各种形式上的和细节上的变化。

Claims (8)

1.一种用于通过利用无线终端和接入点重发组播分组的系统中的组播数据重发方法，所述组播数据重发方法包括步骤：
(a)从接入点接收由接入点创建的组播分组序列首标，组播分组序列首标指示每个组播分组的特征；
(b)如果是无线终端被选择作为将要重发组播分组的中继器，则从接入点接收关于中继器重发组播分组的顺序的信息；
(c)从接入点接收重发命令，并且，向其它无线终端重发组播分组。
2.按照权利要求1的组播数据重发方法，其中，步骤(b)还包括步骤：如果未将无线终端选择作为中继器，则接收重发的组播分组，并且，如果已经无差错地接收到组播分组，则丢弃所重发的组播分组。
3.一种组播数据重发方法，包括步骤：
(a)根据在接入点与无线终端之间的距离、和从无线终端输出的信号的幅度，来将无线终端编组；
(b)从每组中选择用于重发组播分组的中继器，创建组播分组序列首标，组播所创建的组播分组序列首标，并且，重发组播分组，组播分组序列首标指示每个组播分组的特征。
4.按照权利要求3的组播数据重发方法，其中，步骤(b)还包括以下步骤：
(b1)从每组中选择接入点或无线终端用作重发组播分组的中继器，并安排中继器重发组播分组的顺序；
(b2)以在步骤(b1)中安排的顺序来重发组播分组。
5.按照权利要求4的组播数据重发方法，其中，步骤(b1)还包括步骤：通过根据从无线终端输出的信号的幅度而确定无线终端的信道的状态，来从每个组中选择一个输出最大幅度的信号的无线终端作为中继器。
6.按照权利要求3的组播数据重发方法，其中，步骤(b)还包括步骤：
(b1)通过根据从无线终端输出的信号的幅度而确定无线终端的信道的状态，来选择输出最大幅度的信号的无线终端作为中继器；
(b2)确定中继器重发组播分组的顺序；以及
(b3)以中继器重发组播分组的顺序向中继器发送重发命令。
7.一种用于组播数据重发的装置，包括：
编组单元，用于根据无线终端之间的距离、和从无线终端输出的信号的幅度，来将无线终端编组；
中继器选择和重发顺序安排单元，用于从每组中选择接入点或无线终端用作重发组播分组的中继器，并安排中继器重发组播分组的顺序；
组播分组序列首标创建单元，用于在组播了组播分组之前、创建组播分组序列首标；
组播分组序列首标发送单元，用于向所有无线终端发送所创建的组播分组序列首标；以及
重发单元，用于在组播分组序列首标发送单元组播了组播分组序列首标之后，按照由中继器选择和重发顺序安排单元安排的顺序来重发组播分组。
8.按照权利要求7的装置，其中，重发单元向首先重发组播分组的中继器发送重发命令，并且，向第二个重发组播分组的中继器发送重发命令。
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