CN109068367B - 一种无线令牌传递方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线令牌传递方法，包括：确定待接收令牌帧的目的终端；通过路由协议查询本终端至目的终端的最优传输路径；利用最优传输路径确定本终端下一跳的目标终端；构建目标令牌帧，并将目标令牌帧发送至目标终端；可见，在本方案中，向目的终端发送令牌帧时，需要通过路由协议查询本终端发送至目的终端的最优传输路径，以通过本终端与目的终端之间的最优传输路径发送令牌帧，这种结合路由对无线传输路径的优化选择功能，实现了一种采用路由协议决策令牌传递路径的方法，提高了令牌传递的稳定性、可靠性，进而提高整个令牌网络的效率。本发明还公开了一种无线令牌传递装置、设备及计算机可读存储介质，同样能实现上述技术效果。

Description

一种无线令牌传递方法、装置、设备及可读存储介质
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，更具体地说，涉及一种基于Ad Hoc网路的无线令牌传递方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
无线Ad Hoc网络是由一组自主的无线节点或终端相互合作而形成的，独立于固定的基础设施的并且采用分布式管理的网络。WTRP(Wireless Token Ring Protocol，无线令牌环协议)是一种适用于Ad Hoc网络的分布式MAC层协议，此协议采用令牌环的控制方式，环中的站点在令牌的控制下进行数据发送，有效地避免了传输碰撞，彻底解决了隐藏终端和暴露终端问题；但是WTRP协议需提前建立虚拟的环形令牌传递路由，并不能很好的适应于无线移动站点的网络拓扑结构变化；WDTP(Wireless Dynamic Token Protocol，无线动态令牌协议)是一种基于WTRP协议的改进协议，该协议通过限制每个子网中的最大节点数和引入令牌的动态传递算法，使得令牌传递无需再提前建立逻辑上的环形链路，使得WDTP协议能很好的适应无线网络拓扑结构的动态变化，提高了网络的吞吐量和稳定性。
虽然WDTP协议通过引入令牌的动态传递算法很好的解决了WTRP需提前建立令牌虚拟逻辑的环形传递链路问题，但WDTP协议的动态传递算法并未考虑令牌在传递过程中的信道质量变化，因此在实际应用中，会存在因信道突变或衰退导致频繁令牌丢失，进而导致令牌网络奔溃的情况。
因此，如何避免由于信道变化导致的令牌传递失败的情况，提高令牌传递的可靠性和稳定性，是本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于Ad Hoc网路的无线令牌传递方法、装置、设备及计算机可读存储介质，以实现避免由于信道变化导致的令牌传递失败的情况，提高令牌传递的可靠性和稳定性。
为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：
一种基于Ad Hoc网路的无线令牌传递方法，包括：
确定待接收令牌帧的目的终端；
通过路由协议查询本终端至目的终端的最优传输路径；
利用所述最优传输路径确定本终端下一跳的目标终端；其中，所述目标终端为所述目的终端，或者为本终端与所述目的终端之间的中继终端；
构建目标令牌帧，并将所述目标令牌帧发送至所述目标终端。
其中，所述确定待接收令牌帧的目的终端，包括：
判断本终端是否为中继终端；
若是，则根据上一跳的终端发送的令牌帧确定目的终端；若否，则将本终端的令牌传递队列中的队首终端作为目的终端。
其中，若本终端不为中继终端，则利用所述最优传输路径确定本终端下一跳的目标终端，包括：
判断所述最优传输路径是否为空路径；
若是，则将本终端的令牌传递队列中的队首终端删除，从删除后的令牌传递队列中选择当前的队首终端，将所述当前的队首终端作为目的终端，并继续执行所述通过路由协议查询本终端至目的终端的最优传输路径的步骤。
其中，所述构建目标令牌帧包括：
根据本终端的类型和目标终端的类型，确定目标令牌帧携带的地址信息；本终端的类型包括：源终端和中继源终端，目标终端的类型包括：目的终端和中继目的终端；
其中，若本终端为源终端，所述目标终端为目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌目的地址和令牌源地址；其中，所述令牌目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌源地址为本终端的地址；
若本终端为源终端，所述目标终端为中继目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌中继目的地址、令牌源地址和令牌目的地址；其中，所述令牌中继目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌目的地址为目的终端的地址，所述令牌源地址为本终端的地址；
若本终端为中继源终端，所述目标终端为中继目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌中继目的地址、令牌中继源地址、令牌目的地址和令牌源地址；其中，所述令牌中继目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌中继源地址为本终端的地址，所述令牌目的地址为目的终端的地址，所述令牌源地址为源终端的地址；
若本终端为中继源终端，所述目标终端为目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌目的地址、令牌中继源地址、令牌源地址；其中，所述令牌目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌中继源地址本终端的地址，所述令牌源地址为源终端的地址。
其中，所述根据本终端的类型和目标终端的类型，确定目标令牌帧携带的地址信息时，还包括：
根据本终端的类型和目标终端的类型，确定目标令牌帧携带的地址标志位；
其中，若本终端为源终端，所述目标终端为目的终端，则地址标志位为第一地址标志位；若本终端为源终端，所述目标终端为中继目的终端，则地址标志位为第二地址标志位；若本终端为中继源终端，所述目标终端为中继目的终端，则地址标志位为第三地址标志位；若本终端为中继源终端，所述目标终端为目的终端，则地址标志位为第四地址标志位。
其中，本方案还包括：
网络中的终端监听到令牌帧后，若监听到的令牌帧为中继终端发送的，则不更新本地的令牌传递队列；若监听到的令牌帧为源终端发送的，则更新本地的令牌传递队列。
一种基于Ad Hoc网路的无线令牌传递装置，包括：
目的终端确定模块，用于确定待接收令牌帧的目的终端；
路径查询模块，用于通过路由协议查询本终端至目的终端的最优传输路径；
目标终端确定模块，用于利用所述最优传输路径确定本终端下一跳的目标终端；
令牌帧构建模块，用于构建目标令牌帧；
令牌帧发送模块，用于将所述目标令牌帧发送至所述目标终端。
其中，本方案还包括：
令牌传递队列管理模块，用于在监听到令牌帧后，若监听到的令牌帧为中继终端发送的，则不更新本地的令牌传递队列；若监听到的令牌帧为源终端发送的，则更新本地的令牌传递队列。
一种无线令牌传递设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述无线令牌传递方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述无线令牌传递方法的步骤。
通过以上方案可知，本发明实施例提供的一种基于Ad Hoc网路的无线令牌传递方法，包括：确定待接收令牌帧的目的终端；通过路由协议查询本终端至目的终端的最优传输路径；利用所述最优传输路径确定本终端下一跳的目标终端；构建目标令牌帧，并将所述目标令牌帧发送至所述目标终端；
可见，在本方案中，向目的终端发送令牌帧时，需要通过路由协议查询本终端发送至目的终端的最优传输路径，以通过本终端与目的终端之间的最优传输路径发送令牌帧，这种结合路由对无线传输路径的优化选择功能，实现了一种采用路由协议决策令牌传递路径的方法，提高了令牌传递的稳定性、可靠性，进而提高整个令牌网络的效率。
本发明还公开了一种基于Ad Hoc网路的无线令牌传递装置、设备及计算机可读存储介质，同样能实现上述技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种终端拓扑结构示意图；
图2为本发明实施例公开的另一种终端拓扑结构示意图；
图3为本发明实施例公开的一种基于Ad Hoc网路的无线令牌传递方法示意图；
图4为本发明实施例公开的另一种终端拓扑结构示意图；
图5为本发明实施例公开的令牌路径查询示意图；
图6为本发明实施例公开的令牌发送的流程图；
图7为本发明实施例公开的令牌帧格式示意图；
图8为本发明实施例公开的一种基于Ad Hoc网路的无线令牌传递装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在WDTP协议中，由于无需预先建立虚拟的逻辑令牌环路，每个终端在传递令牌时，直接将令牌传递给其某个相邻终端。因此必须对令牌传递的下一跳进行约定，否则有可能形成一个局部的环，并且环上终端不会要求其他的终端加入，这样就会导致公平性失衡。因此WDTP动态令牌传递的思路如下：
1、终端将检测到的发送了令牌的终端加入令牌传递队列。
2、所有等待令牌的终端对信道进行监听，如果检测到其它终端发送了令牌，那么在自己的令牌传递队列中将该令牌终端的位置调至队尾。
3、对于收到的令牌，如果令牌的目的地址与本终端的地址不相同，继续等待令牌；如果相同，则持有该令牌，进行业务信息的传输。
4、当持有令牌的终端构造好令牌帧后，从令牌传递队列中取出队首地址，把令牌发送给该队首终端。如果发送不成功，则从令牌传递队列中删除队首终端，选择新的队首终端进行发送；如果成功，则把队首终端调整至队尾。重复第2部至第4部完成令牌的传递。
参见图1，为本发明实施例提供的一种终端拓扑结构示意图；根据图1的拓扑结构为例，对动态令牌传递方法进行说明：
1、初始化过程：通过图1可以看出，S4的令牌传递队列为：S2、S3；S3的令牌传递队列为：S2、S4；S2的令牌传递队列为：S1、S3、S4；S1的令牌传递队列：S2。
2、S1—>S2
S4：S2 S3(没有监听到本次发送)；
S3：S2 S4(没有监听到本次发送)；
S2：S3 S4 S1(监听到本次发送，将S1移植队尾)；
S1：S2(自己是本次发送终端，且队列中只有一个邻居终端，S2保持为队首)；
3、S2—>S3
S4：S3 S2(监听到本次发送，将本次的发送终端S2至队尾)；
S3：S4 S2(监听到本次发送，将本次的发送终端S2至队尾)；
S2：S4 S1 S3(自己是本次的发送终端，将本次发送的目的终端S3移至队尾)；
S1：S2(监听到本次发送，且队列中只有一个邻居终端，S2保持为队首)；
3、S3—>S4
S4：S2 S3(监听到本次发送，将本次的发送终端S3至队尾)；
S3：S2 S4(自己是本次的发送终端，将本次发送的目的终端S4移至队尾)；
S2：S4 S1 S3(监听到本次发送，将本次的发送终端S3至队尾)；
S1：S2(没有监听到本次发送)；
4、S4—>S2
S4：S3 S2(自己是本次的发送终端，将本次发送的目的终端S2移至队尾)；
S3：S2 S4(监听到本次发送，将本次的发送终端S4至队尾)；
S2：S1 S3 S4(监听到本次发送，将本次的发送终端S4至队尾)；
S1：S2(没有监听到本次发送)
5、S2—>S1
S4：S3 S2(监听到本次发送，将本次的发送终端S2至队尾)；
S3：S4 S2(监听到本次发送，将本次的发送终端S2至队尾)；
S2：S3 S4 S1(自己是本次的发送终端，将本次发送的目的终端S1移至队尾)；
S1：S2(监听到本次发送，将本次的发送终端S2至队尾)。
由此可以看出，WDTP协议的动态令牌传递方法省略了构造虚拟令牌环的繁琐步骤，可以更好的适用于无线终端构成的自组织网络，尤其无线终端具备移动特性时，无线网络拓扑结构就存在不确定性和时变特性，这种情况下无线动态令牌传递方法的优势就更加突出；
但在实际的无线网络中，各个无线终端间的信道质量是存在差异的，无线终端间的链路质量除了理想情况下的连通和完全断开两种情况外，还经常出现一些“微弱”信道链路，这些链路不足以支持业务的高质量发送，但也无法做到两端设备的彻底断开；同时，每个无线终端所处的空间环境内背景噪声和终端与终端间距离远近也存在差异，导致各个终端间的信道质量存在非常大的差异，且这种差异会随着时间和空间发生相应的变化；这些“微弱”信道链路和有差别信道链路的出现，如果继续按照WDTP动态令牌传递算法进行令牌传递，会经常发生令牌传递失败的情况，降低了信道利用率，同时也就降低了无线令牌网络的稳定性。
例如图1中拓扑，若S1终端和S4终端存在“微弱”信道，参见图2，“微弱”信道以虚线表示；每两两终端之间因背景噪声和信道衰减不同，呈现出有差别的信道质量，为表示信道质量的优劣，将信道质量分为3个等级，1表示信道质量较差，3表示信道质量优良，2表示信道质量介于较差和优良之间，将图1转变为一个更加接近实际应用中的拓扑，如图2。
在此拓扑下，根据动态令牌传递算法，S1和S4终端都可能将对方写入至本地的令牌传递队列，但S1和S4终端间的链路质量又不足以保证令牌高质量的传递成功，此时就会频繁的导致令牌在S1和S4终端间反复的重传，增加整个网络的信道开销；另通过图2拓扑，发现当S2将令牌传递至S4时，存在两条路径，一条是通过S3转发至S4；另一条是直接发送给S4，通过速率等级的计算可知，通过S3转发至S4的路径整体速率等级可达到1.5，优于S2直达S4终端的速率等级1，如果继续按照WDTP协议的动态令牌传递方法S2直接将令牌传递至S4，则增加了传递令牌的开销，降低了网络容量。
因此针对应用WDTP协议的动态令牌传递方法时暴露的以上问题，本发明实施例公开了一种基于Ad Hoc网路的无线令牌传递方法、装置、设备及计算机可读存储介质，以实现避免由于信道变化导致的令牌传递失败的情况，提高了令牌传递的可靠性和稳定性。
参见图3，本发明实施例提供的一种基于Ad Hoc网路的无线令牌传递方法，包括：
S101、确定待接收令牌帧的目的终端；
在此，首先对本方案中的源终端、目的终端、中继源终端和中继目的终端分别进行解释，本方案中的源终端为发送令牌帧的终端，目的终端为最终接收令牌的终端；中继终端为起到令牌帧转发作用的终端，中继源终端为发送令牌帧的中继终端，中继目的终端为接收令牌帧的中继终端。以图4中的拓扑结构为例，S1向S4发送令牌帧时，S1即为源终端，S4即为目的终端；若S1将令牌通过S2、S3发送至S4，则S2、S3为中继终端，具体来说，S1向S2发送令牌帧时，S2即为中继目的终端，S2向S3发送令牌帧时，S2为中继源终端，S3为中继目的终端，S3向S4发送令牌帧时，S3即为中继源终端。
其中，所述确定待接收令牌帧的目的终端，包括：
判断本终端是否为中继终端；
若是，则根据上一跳的终端发送的令牌帧确定目的终端；若否，则将本终端的令牌传递队列中的队首终端作为目的终端。
具体的，本方案在确定目的终端时，具体分为两种情况：一种为本终端不为中继终端，另一种为本终端为中继终端；在本终端不为中继终端的情况下，实际上又分为两种情况，一种情况是本终端为令牌的发起端，另一种情况为本终端为源终端，在这两种情况下，按照无线动态令牌协议，均需要将本终端的令牌传递队列中的队首终端作为目的终端。
如果本终端为中继终端，说明已经存在源终端/中继终端向本终端发送了令牌帧，这时本终端起到了令牌转发的作用，因此，在这种情况下确定目的终端时，需要从上一跳的终端发送的令牌帧中确定目的终端。
S102、通过路由协议查询本终端至目的终端的最优传输路径；
S103、利用所述最优传输路径确定本终端下一跳的目标终端；其中，所述目标终端为所述目的终端，或者为本终端与所述目的终端之间的中继终端；
参见图5，为本发明实施例提供的令牌路径查询示意图；具体来说，本方案为了确定最优传输路径，需要构造令牌路径的查询接口，路由和令牌的交互接口为令牌传递提供了最佳路径查询功能，具体的接口定义如图5所示。
当某个终端根据无线动态令牌传递方法选择令牌传递的目的终端后，令牌网MAC协议通过向路由协议发起路径查询请求，同时告知其此次传递的目的终端MAC地址，路由协议根据目的终端MAC地址查询到的该目的终端的最优传输路径，将查询结果输出，并同步输出查询结果有效标志。
需要说明的是，本方案中的最优传输路径可以为本终端至下一跳终端地址的路径，也可以是本终端至目的终端的路径；如果该最优传输路径仅仅包括本终端的下一跳终端，则S103中便可直接将最优传输路径中的终端作为目标终端，如果该最优传输路径包括的是本终端至目的终端中所有的中继终端，这时在S103中，需要从最优传输路径中选择与本终端最近的下一跳终端，作为目标终端。实际来说，路由协议仅输出下一跳终端地址的路径便可以满足后续需求，但是为使本终端了解后续的传输走向，也可以设置路由协议输出的路径为本终端至目的终端的路径。
无论是上述哪种方式，如果本终端与目的终端之间不存在中继终端，则最终确定的目标终端即为目的终端，如果本终端与目的终端之间存在中继终端，则最终确定的目标终端即为本终端与目的终端之间的第一个中继终端。
可以理解的是，无线多跳网络中，端到端设备的传输可能存在多个路径，每个路径又存在不同的信道质量，进而导致通过不同路径传递相同业务时出现不同的效果，例如传输的可靠性，传输的延时等都不尽相同，如何选择最佳的传输路径成为了无线多跳网络路由协议的重点研究，例如当前的BATMAN路由协议，OLSR路由协议等都提供了很好的解决方案。
在本实施例中，提供了一种最优路径的选择算法，具体来说，为采取简单路径速率等级计算方案，即某个路径的速率等级等于整个路径中最小的速率等级除以跳数，参见图2，例如计算S2-S3-S4的速率等级时，选取路径中最小的速率等级3，除以跳数2，则得到S2-S3-S4的速率等级为1.5。当然，本方案中的最优路径选择算法并不局限于此，只要能选择出最优路径均可。
S104、构建目标令牌帧，并将所述目标令牌帧发送至所述目标终端。
其中，网络中的终端监听到令牌帧后，若监听到的令牌帧为中继终端发送的，则不更新本地的令牌传递队列；若监听到的令牌帧为源终端发送的，则更新本地的令牌传递队列。
具体来说，目前的无线动态令牌协议中，所有等待令牌的终端对信道进行监听，如果检测到其它终端发送了令牌，那么在自己的令牌传递队列中将该令牌终端的位置调至队尾。而在本申请中，终端监听到本次发送，但解析令牌后得知为中继转发报文，也就是令牌帧为中继终端发送的，这时保持队列不变。
综上可见，本方案采用新的令牌传递路径选择方法后，实际应用中的信道质量变化并不会造成令牌在“微弱”信道上传递，降低了令牌重传的开销；同时，本方案采用最佳速率等级的路径进行令牌传递，相比传统的WTDP协议，令牌始终会在当前的网络拓扑下，根据路由协议规则选择最佳的信道进行传递，令牌传递的效率又得到了提高。
基于上述实施例，在本实施例中，若本终端不为中继终端，则利用所述最优传输路径确定本终端下一跳的目标终端，包括：
判断所述最优传输路径是否为空路径；
若是，则将本终端的令牌传递队列中的队首终端删除，从删除后的令牌传递队列中选择当前的队首终端，将所述当前的队首终端作为目的终端，并继续执行所述通过路由协议查询本终端至目的终端的最优传输路径的步骤。
具体的，参见图6，为本方案提供的令牌发送的流程图；通过该图可以看出，本方案在提取令牌目的地址后，向路由发起路径查询请求，如果存在有效路径，则构造令牌帧发送；如果不存在有效路径，这时需要从队列中删除该队首，提取下一终端，基于此再次执行路由查询等步骤。
也就是说，本方案中的查询结果存在如下几种情况：如果查询到最佳路径，则输出查询的终端MAC地址，此时结果可能为目的终端，也可能为中继终端；如果未查询到路径，则输出令牌传递终端为空，指示无可靠路径到达该目的终端；并将该目的终端从令牌队列中删除，重新在队列中选择新的队首，再进行路径查询。通过这种方式，可对终端本地的令牌队列进行更新，及时删除不能传输的终端，在后续令牌发送时，便可省略再次查找该终端的步骤，节省了终端的路由查询时间，提高令牌发送速率。
基于上述任意实施例，在本实施例中，所述构建目标令牌帧包括两个部分，第一个部分为令牌帧中地址信息的构建，第二个部分为令牌帧中地址标志位的构建，在此分别进行说明：
1、令牌帧中地址信息的构建：
根据本终端的类型和目标终端的类型，确定目标令牌帧携带的地址信息；本终端的类型包括：源终端和中继源终端，目标终端的类型包括：目的终端和中继目的终端；
其中，若本终端为源终端，所述目标终端为目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌目的地址和令牌源地址；其中，所述令牌目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌源地址为本终端的地址；
若本终端为源终端，所述目标终端为中继目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌中继目的地址、令牌源地址和令牌目的地址；其中，所述令牌中继目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌目的地址为目的终端的地址，所述令牌源地址为本终端的地址；
若本终端为中继源终端，所述目标终端为中继目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌中继目的地址、令牌中继源地址、令牌目的地址和令牌源地址；其中，所述令牌中继目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌中继源地址为本终端的地址，所述令牌目的地址为目的终端的地址，所述令牌源地址为源终端的地址；
若本终端为中继源终端，所述目标终端为目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌目的地址、令牌中继源地址、令牌源地址；其中，所述令牌目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌中继源地址本终端的地址，所述令牌源地址为源终端的地址。
2、令牌帧中地址标志位的构建：
根据本终端的类型和目标终端的类型，确定目标令牌帧携带的地址标志位；其中，若本终端为源终端，所述目标终端为目的终端，则地址标志位为第一地址标志位；若本终端为源终端，所述目标终端为中继目的终端，则地址标志位为第二地址标志位；若本终端为中继源终端，所述目标终端为中继目的终端，则地址标志位为第三地址标志位；若本终端为中继源终端，所述目标终端为目的终端，则地址标志位为第四地址标志位。
需要说明的是，在本实施例中，对令牌帧结构进行了重新定义，将令牌地址扩充至4个MAC地址，并增加地址标志位，参见图7，为本方案提供的令牌帧格式示意图；可以看出，该令牌帧格式定义与WDTP协议的差别在于在帧类型内增加了2个地址标志位，同时在WDTP协议的令牌帧内增加MAC2和MAC3两个地址，并根据方案需要，增加内容的定义如表1所示：
表1
Figure GDA0003199755160000121
通过表1可以看出，第一地址标志位为00，第二地址标志位为01，第三地址标志位为10，第四地址标志位为11；也就是说，如果地址标志位为00，则说明MAC地址包括令牌目的地址和令牌源地址；如果地址标志位为01，则说明MAC地址包括令牌中继目的地址、令牌源地址和令牌目的地址；如果地址标志位为10，则说明MAC地址包括令牌中继目的地址、令牌中继源地址、令牌目的地址和令牌源地址；如果地址标志位为11，则说明MAC地址包括令牌目的地址、令牌中继源地址和令牌源地址。
需要说明的是，上述地址中，令牌源地址为源终端的地址，令牌目的地址为目的终端的地址，令牌中继源地址为中继源终端的地址，令牌中继目的地址为中继目的终端的地址，具有一一对应的关系。
具体来说，以图4拓扑的拓扑图为例，应用于路由协议结合的令牌传递方法后，S1终端发送令牌至S4终端存在3种路径，分别为S1发送令牌直达S4、S1发送令牌经中继终端S2至S4、S1发送令牌经中继终端S2再至中继S3最终至S4终端三种情况，这三种情况下令牌帧传递过程中需按照表1中的格式构造不同的令牌帧内容。
1)、当令牌从S1终端直达S4时，S1构造令牌帧的地址标志位和MAC地址内容如表2所示：
表2
地址标志位 MAC0 MAC1 MAC2 MAC3
00 S4 S1 NA NA
可以看出，本终端S1为源终端，目的终端为S4，且S1与S4之间不存在中继终端，这时目标终端即为目的终端S4；因此，构建的目标令牌帧包括：令牌目的地址S4和令牌源地址S1；其中，令牌目的地址为目标终端的地址，令牌源地址为本终端的地址；并且，由于本终端S1为源终端，目标终端为目的终端S4，则地址标志位为第一地址标志位00。
2)、当令牌从S1终端经S2至S4终端时，S1首先构造一个令牌帧，将其发送给S2，此时S1构造的令牌帧格式如表3所示：
表3
地址标志位 MAC0 MAC1 MAC2 MAC3
01 S2 S1 S4 NA
可以看出，本终端S1为源终端，目的终端为S4，这时S1与S4之间存在中继终端S2，所以目标终端为S2；因此，在本终端为源终端S1，目标终端为中继目的终端S2时，构建的目标令牌帧包括：令牌中继目的地址S2、令牌源地址和令S1和令牌目的地址S4；其中，令牌中继目的地址为目标终端的地址，令牌目的地址为目的终端的地址，令牌源地址为本终端的地址；并且，由于本终端为源终端，目标终端为中继目的终端，则地址标志位为第二地址标志位01。
进而，S2终端收到S1的令牌帧后，以S2终端的角度来说，这时的本终端S2为中继终端，S2需要解析上一跳终端S1发送的令牌帧，获得该令牌的目的地址为S4，源地址为S1，这时S2需要重新构建令牌帧，具体包括修改地址标志位和MAC地址，例如表4所示，以将令牌帧其转发给S4。
表4
地址标志位 MAC0 MAC1 MAC2 MAC3
11 S4 S2 S1 NA
可以看出，在本终端S2为中继源终端，目的终端为S4，且中继源终端和目的终端之间不存在中继终端，所以目标终端为目的终端；因此，本终端为中继源终端，目标终端为目的终端时，构建的目标令牌帧包括：令牌目的地址S4、令牌中继源地址S2、令牌源地址S1；其中，令牌目的地址为目标终端的地址，令牌中继源地址本终端的地址，即S2，令牌源地址为源终端的地址，该源终端地址可以通过解析上一跳的终端向本终端发送的令牌帧获得，即通过解析S1向S2发送的令牌帧获得。并且，由于本终端为中继源终端，目标终端为目的终端，则地址标志位为第四地址标志位11。
3)、当S1发送令牌经中继终端S2再至中继S3最终至S4终端，S1首先构造一个令牌帧发送至S2，此时S1构造的令牌帧格式如表5所示：
表5
地址标志位 MAC0 MAC1 MAC2 MAC3
01 S2 S1 S4 NA
S1构建发送至S2的令牌帧的方式，与上一步骤中令牌从S1终端经S2至S4终端时，S1构造的令牌帧方式及内容相同，在此便不具体赘述。S2终端收到该令牌后，构造令牌发送至S3，S2发送的令牌帧地址标志位和地址内容如表6所示：
表6
Figure GDA0003199755160000141
Figure GDA0003199755160000151
具体来说，S1将令牌帧发送给S2后，S2收到该令牌后需要将令牌帧发送至S3，这里的本终端S2为中继源终端，中继源终端S2与目的终端S4之间存在中继终端S3，所以，此情况下的目标终端为中继目的终端S3。因此，若本终端为中继源终端，目标终端为中继目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌中继目的地址、令牌中继源地址、令牌目的地址和令牌源地址；其中，令牌中继目的地址为目标终端的地址，令牌中继源地址为本终端的地址，令牌目的地址为目的终端的地址，令牌源地址为源终端的地址；
在此情况下，目的终端的地址和源终端的地址，均是通过解析上一跳的终端向本终端发送的令牌帧获得，即通过解析S1向S2发送的令牌帧获得；并且，由于本终端为中继源终端，目标终端为中继目的终端，则地址标志位为第三地址标志位10。
进一步，S3收到S2终端的令牌后，解析地址标志查找到该令牌的目的地址和源地址，重新构造令牌帧发送至目的终端S4，其令牌帧地址标志位和地址内容如表7所示：
表7
地址标志位 MAC0 MAC1 MAC2 MAC3
11 S4 S3 S1 NA
具体来说，S3向S4发送令牌帧时，本终端S3为中继源终端，目的地址为S4，目标终端也为S4，在这种情况下，与上述S2向S4发送的令牌帧的内容及构建方式相同，在此并不具体赘述。
综上可以看出，本方案采用结合路由协议优化的令牌传递方法后，节点存在如下两种情况需进行令牌的发送：
1)、按照WDTP协议动态令牌传递算法进行令牌的传递时，需发送令牌至本终端维护的令牌队列队首终端；
2)、采用结合路由的令牌传递方法时，每个终端又存在令牌转发的可能，收到令牌时需先对令牌的地址标记和4个MAC地址内容进行解析，如果该令牌为转发令牌时，需解析转发令牌的目的终端地址，再通过路由进行下一跳的路径选择。
无论以上那种情况，在令牌发送之前需先提取出令牌的目的终端地址，按照图5中定义的路由与令牌MAC协议定义的路径查询接口查找发送终端和令牌接收终端之间是否存在有效的发送路径，若不存在，则将该目的终端从令牌队列中删除，重新在队列中选择新的队首，再进行路径查询；若存在最优路径，则根据查询的下一跳地址，结合令牌帧地址标志和地址规则构造令牌，再进行令牌帧的发送。
下面以图2中的拓扑为例，详细对本方案进行说明，整个网络中终端初始化的邻居队列如下：
初始化：
S4：S2 S3
S3：S2 S4
S2：S1 S3 S4
S1：S2
在此，S1作为令牌的初始发起端，其取出队列的队首S2，作为令牌的传递目的终端，并查询路由选择最佳路径，此时根据图2拓扑，路由反馈直达路径最佳，故S1按照上述的地址规则构造令牌帧，将令牌直接发送至S2；令牌地址和地址标志内容详见表8：
表8
地址标志位 MAC0 MAC1 MAC2 MAC3
00 S2 S1 NA NA
当S1发送令牌至S2时，因S1和S4在实际应用中可能存在“微弱”信道，并未完全断开，那么S4可能监听到S1的令牌帧，也可能未监听到该令牌帧，在此，假定S4监听到S1的本次发送，则每个终端的队列变化如下：
S1—>S2
S4：S2 S3 S1(监听到本次发送，增加S1至队列队尾)
S3：S2 S4(没有监听到本次发送)
S2：S3 S4 S1(监听到本次发送，将S1移植队尾)
S1：S2(自己是本次发送终端，且队列中只有一个邻居终端，S2保持为队首)
接下来，S2接收到S1的令牌后，等到持有该令牌超时，则选择本地令牌传递队列的队首作为令牌传递的目的终端，即S3，查询路由选择最佳路径，此时根据图2拓扑，路由反馈直达路径最佳，故S2按照上述的地址规则构造令牌帧，将令牌直接发送至S3；其中，令牌地址和地址标志内容如表9所示：
表9
地址标志位 MAC0 MAC1 MAC2 MAC3
00 S3 S2 NA NA
S2—>S3
S4：S3 S1 S2(监听到本次发送，将本次的发送终端S2至队尾)
S3：S4 S2(监听到本次发送，将本次的发送终端S2至队尾)
S2：S4 S1 S3(自己是本次的发送终端，将本次发送的目的终端S3移至队尾)
S1：S2(监听到本次发送，且队列中只有一个邻居终端，S2保持为队首)
接下来，S3接收到令牌后，按照同样的方式查询路径，传递令牌至S4；令牌地址和地址标志内容如表10所示：
表10
地址标志位 MAC0 MAC1 MAC2 MAC3
00 S4 S3 NA NA
S3—>S4
S4：S1 S2 S3(监听到本次发送，将本次的发送终端S3至队尾)
S3：S2 S4(自己是本次的发送终端，将本次发送的目的终端S4移至队尾)
S2：S4 S1 S3(监听到本次发送，将本次的发送终端S3至队尾)
S1：S2(没有监听到本次发送)
接下来，S4接收到令牌后，因在S1发送令牌时，S1和S4之间存在微弱信道，S4取出的队首为S1，按照本方案提出的令牌传递方法，以S1作为令牌目的终端查询路由提供的最佳路径，路由协议根据计算，所有S4至S1的路径速率等级均小于1，则放弃将令牌发送至S1，将S1从队列中删除，并选择S2作为令牌传递目的终端继续查询路由的最佳路径。
进而，路由通过计算得出S4-S3-S2的速率等级为1.5，为最佳路径，故将令牌按照上述的地址封装规则构造令牌报文，将报文发送至中继S3，该令牌地址和地址标志内容如表11所示：
表11
地址标志位 MAC0 MAC1 MAC2 MAC3
01 S3 S4 S2 NA
S3中继收到报文后，解析该报文的目的地址，发现该报文为中继令牌，故不持有该令牌，查询路由最佳路径后，重新构造令牌并发送至S2；该令牌地址和地址标志内容如表12所示：
表12
地址标志位 MAC0 MAC1 MAC2 MAC3
11 S2 S3 S4 NA
在这个过程中，S3转发中继报文时，因S4也监听到了此次发送，但通过解析报文，S4可知此次令牌发送为一次中继转发，则保持S4邻居队列不变。
因S1和S4存在“微弱”信道，S1可能监听到S4的发送，也可能监听不到此次发送，但采用本方案所述的新的路径选择方法后，无论哪种情况都不会导致令牌在“微弱”信道进行传递，浪费网络带宽。
S4-S2的令牌传递过程中，每个终端队列变化如下：
S4—>S3(中继)
S4：S3 S2(自己是本次的发送终端，删除S1，并将本次发送的目的终端S2移至队尾)
S3：S2 S4(监听到本次发送，并为中继转发节点，将本次的发送终端S4至队尾)
S2：S1 S3 S4(监听到本次发送，将本次的发送终端S4至队尾)
S1：S2(假定S1没有监听到本次发送)
S3—>S2(中继转发)
S4：S3 S2(监听到本次发送，但解析令牌后得知未中继转发报文，保持队列不变)
S3：S2 S4(中继转发终端，队列维持不变)
S2：S1 S3 S4(监听到本次发送，持有该中继转发的令牌，保持队列不变)
S1：S2(没有监听到本次发送)
S2收到令牌后，等待持有令牌超时，将令牌传递至S1；该令牌地址和地址标志内容如表13所示：
表13
地址标志位 MAC0 MAC1 MAC2 MAC3
00 S1 S2 NA NA
S2—>S1
S4：S3 S2(监听到本次发送，将本次的发送终端S2至队尾)
S3：S4 S2(监听到本次发送，将本次的发送终端S2至队尾)
S2：S3 S4 S1(自己是本次的发送终端，将本次发送的目的终端S1移至队尾)
S1：S2(监听到本次发送，将本次的发送终端S2至队尾)
综上所述，本方案规避了令牌在似断似连的“微弱”信道上进行无谓的传递，相比传统的令牌传递算法，减少了令牌的重传，提高了信道利用效率；并且，本方案相对传统的令牌传递方法，增加了路由进行最佳传递路径的选择，提高了令牌传输的可靠性，进而降低了令牌传递的开销，为其它业务提供了更多的网络带宽；应用本方案所述的无线令牌传递方法后，无线令牌网络的鲁棒性更高，网络容量更大。
下面对本发明实施例提供的无线令牌传递装置进行介绍，下文描述的无线令牌传递装置与上文描述的无线令牌传递方法可以相互参照。
参见图8，本发明实施例提供的一种基于Ad Hoc网路的无线令牌传递装置，包括：
目的终端确定模块100，用于确定待接收令牌帧的目的终端；
路径查询模块200，用于通过路由协议查询本终端至目的终端的最优传输路径；
目标终端确定模块300，用于利用所述最优传输路径确定本终端下一跳的目标终端；
令牌帧构建模块400，用于构建目标令牌帧；
令牌帧发送模块500，用于将所述目标令牌帧发送至所述目标终端。
其中，目的终端确定模块具体用于：判断本终端是否为中继终端；若是，则根据上一跳的终端发送的令牌帧确定目的终端；若否，则将本终端的令牌传递队列中的队首终端作为目的终端。
其中，目标终端确定模块具体用于：判断所述最优传输路径是否为空路径；若是，则将本终端的令牌传递队列中的队首终端删除，从删除后的令牌传递队列中选择当前的队首终端，将所述当前的队首终端作为目的终端，并继续执行所述通过路由协议查询本终端至目的终端的最优传输路径的步骤。
其中，令牌帧构建模块包括：
第一令牌帧构建单元，用于根据本终端的类型和目标终端的类型，确定目标令牌帧携带的地址信息；本终端的类型包括：源终端和中继源终端，目标终端的类型包括：目的终端和中继目的终端；
其中，若本终端为源终端，所述目标终端为目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌目的地址和令牌源地址；其中，所述令牌目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌源地址为本终端的地址；
若本终端为源终端，所述目标终端为中继目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌中继目的地址、令牌源地址和令牌目的地址；其中，所述令牌中继目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌目的地址为目的终端的地址，所述令牌源地址为本终端的地址；
若本终端为中继源终端，所述目标终端为中继目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌中继目的地址、令牌中继源地址、令牌目的地址和令牌源地址；其中，所述令牌中继目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌中继源地址为本终端的地址，所述令牌目的地址为目的终端的地址，所述令牌源地址为源终端的地址；
若本终端为中继源终端，所述目标终端为目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌目的地址、令牌中继源地址、令牌源地址；其中，所述令牌目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌中继源地址本终端的地址，所述令牌源地址为源终端的地址。
其中，令牌帧构建模块还包括：
第二令牌帧构建单元，用于根据本终端的类型和目标终端的类型，确定目标令牌帧携带的地址标志位；
其中，若本终端为源终端，所述目标终端为目的终端，则地址标志位为第一地址标志位；若本终端为源终端，所述目标终端为中继目的终端，则地址标志位为第二地址标志位；若本终端为中继源终端，所述目标终端为中继目的终端，则地址标志位为第三地址标志位；若本终端为中继源终端，所述目标终端为目的终端，则地址标志位为第四地址标志位。
其中，本方案还包括：
令牌传递队列管理模块，用于在监听到令牌帧后，若监听到的令牌帧为中继终端发送的，则不更新本地的令牌传递队列；若监听到的令牌帧为源终端发送的，则更新本地的令牌传递队列。
本发明实施例还公开一种无线令牌传递设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述方法实施例中的无线令牌传递方法的步骤。
本发明实施例还公开一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的无线令牌传递方法的步骤。
其中，该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种基于Ad Hoc网路的无线令牌传递方法，其特征在于，包括：
确定待接收令牌帧的目的终端；
通过路由协议查询本终端至目的终端的最优传输路径；
利用所述最优传输路径确定本终端下一跳的目标终端；其中，所述目标终端为所述目的终端，或者为本终端与所述目的终端之间的中继终端；
构建目标令牌帧，并将所述目标令牌帧发送至所述目标终端；
其中，所述构建目标令牌帧包括：
根据本终端的类型和目标终端的类型，确定目标令牌帧携带的地址信息；本终端的类型包括：源终端和中继源终端，目标终端的类型包括：目的终端和中继目的终端；
其中，若本终端为源终端，所述目标终端为目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌目的地址和令牌源地址；其中，所述令牌目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌源地址为本终端的地址；若本终端为源终端，所述目标终端为中继目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌中继目的地址、令牌源地址和令牌目的地址；其中，所述令牌中继目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌目的地址为目的终端的地址，所述令牌源地址为本终端的地址；若本终端为中继源终端，所述目标终端为中继目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌中继目的地址、令牌中继源地址、令牌目的地址和令牌源地址；其中，所述令牌中继目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌中继源地址为本终端的地址，所述令牌目的地址为目的终端的地址，所述令牌源地址为源终端的地址；若本终端为中继源终端，所述目标终端为目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌目的地址、令牌中继源地址、令牌源地址；其中，所述令牌目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌中继源地址本终端的地址，所述令牌源地址为源终端的地址；
其中，所述根据本终端的类型和目标终端的类型，确定目标令牌帧携带的地址信息时，还包括：
根据本终端的类型和目标终端的类型，确定目标令牌帧携带的地址标志位；其中，若本终端为源终端，所述目标终端为目的终端，则地址标志位为第一地址标志位；若本终端为源终端，所述目标终端为中继目的终端，则地址标志位为第二地址标志位；若本终端为中继源终端，所述目标终端为中继目的终端，则地址标志位为第三地址标志位；若本终端为中继源终端，所述目标终端为目的终端，则地址标志位为第四地址标志位。
2.根据权利要求1所述的无线令牌传递方法，其特征在于，所述确定待接收令牌帧的目的终端，包括：
判断本终端是否为中继终端；
若是，则根据上一跳的终端发送的令牌帧确定目的终端；若否，则将本终端的令牌传递队列中的队首终端作为目的终端。
3.根据权利要求2所述的无线令牌传递方法，其特征在于，若本终端不为中继终端，则利用所述最优传输路径确定本终端下一跳的目标终端，包括：
判断所述最优传输路径是否为空路径；
若是，则将本终端的令牌传递队列中的队首终端删除，从删除后的令牌传递队列中选择当前的队首终端，将所述当前的队首终端作为目的终端，并继续执行所述通过路由协议查询本终端至目的终端的最优传输路径的步骤。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的无线令牌传递方法，其特征在于，还包括：
网络中的终端监听到令牌帧后，若监听到的令牌帧为中继终端发送的，则不更新本地的令牌传递队列；若监听到的令牌帧为源终端发送的，则更新本地的令牌传递队列。
5.一种基于Ad Hoc网路的无线令牌传递装置，其特征在于，包括：
目的终端确定模块，用于确定待接收令牌帧的目的终端；
路径查询模块，用于通过路由协议查询本终端至目的终端的最优传输路径；
目标终端确定模块，用于利用所述最优传输路径确定本终端下一跳的目标终端；
令牌帧构建模块，用于构建目标令牌帧；
令牌帧发送模块，用于将所述目标令牌帧发送至所述目标终端；
其中，令牌帧构建模块包括：
第一令牌帧构建单元，用于根据本终端的类型和目标终端的类型，确定目标令牌帧携带的地址信息；本终端的类型包括：源终端和中继源终端，目标终端的类型包括：目的终端和中继目的终端；
其中，若本终端为源终端，所述目标终端为目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌目的地址和令牌源地址；其中，所述令牌目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌源地址为本终端的地址；若本终端为源终端，所述目标终端为中继目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌中继目的地址、令牌源地址和令牌目的地址；其中，所述令牌中继目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌目的地址为目的终端的地址，所述令牌源地址为本终端的地址；若本终端为中继源终端，所述目标终端为中继目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌中继目的地址、令牌中继源地址、令牌目的地址和令牌源地址；其中，所述令牌中继目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌中继源地址为本终端的地址，所述令牌目的地址为目的终端的地址，所述令牌源地址为源终端的地址；若本终端为中继源终端，所述目标终端为目的终端，则构建的目标令牌帧包括：令牌目的地址、令牌中继源地址、令牌源地址；其中，所述令牌目的地址为所述目标终端的地址，所述令牌中继源地址本终端的地址，所述令牌源地址为源终端的地址；
其中，令牌帧构建模块还包括：
第二令牌帧构建单元，用于根据本终端的类型和目标终端的类型，确定目标令牌帧携带的地址标志位；其中，若本终端为源终端，所述目标终端为目的终端，则地址标志位为第一地址标志位；若本终端为源终端，所述目标终端为中继目的终端，则地址标志位为第二地址标志位；若本终端为中继源终端，所述目标终端为中继目的终端，则地址标志位为第三地址标志位；若本终端为中继源终端，所述目标终端为目的终端，则地址标志位为第四地址标志位。
6.根据权利要求5所述的无线令牌传递装置，其特征在于，还包括：
令牌传递队列管理模块，用于在监听到令牌帧后，若监听到的令牌帧为中继终端发送的，则不更新本地的令牌传递队列；若监听到的令牌帧为源终端发送的，则更新本地的令牌传递队列。
7.一种无线令牌传递设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述无线令牌传递方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述无线令牌传递方法的步骤。
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