本發(fā)明屬于無線網(wǎng)絡傳輸?shù)募夹g領域，具體涉及一一種6lowpan數(shù)據(jù)報的壓縮重組系統(tǒng)和方法。

背景技術：

6lowpan的一個重要特性就是，ieee.802.15.4提供的數(shù)據(jù)報的有效載荷的大小有限，其中約一半會被ipv6報頭消耗掉，但當ipv6可以放進ieee802.15.4數(shù)據(jù)報時，6lowpan才是最有效率的。lowpan的壓縮方案一直考慮的是對ipv6頭部字段進行壓縮。

由于在ipv6中，mac層支持的載荷長度遠遠大于6lowpan的底層所能提供的載荷長度，為了實現(xiàn)mac層與網(wǎng)絡層的無縫鏈接，所以在網(wǎng)絡層和mac層之間增加一個網(wǎng)絡適配層，用來完成報頭壓縮、分片和重組及其他工作。當數(shù)據(jù)報在適配層傳輸時，多以分片的形式進行傳輸，除第一分片外，后續(xù)分片的分片頭的很多數(shù)據(jù)是重復多余的，極大地增加了網(wǎng)絡的負載，導致了分片的增多，并降低了適配層的傳輸效率。

在2016年第35屆中國控制會議論文集的論文《low-powerwirelesssensornetworkprotocolofmobilehealthbasedonipv6》中提出，可在適配層中對6lowpan數(shù)據(jù)報的分片頭部進行壓縮，對適配層的分片頭部進行壓縮前的格式如表1所示：

表1

對表1中所示的適配層的分片頭部進行壓縮后的格式如表2所示：

表2

如表1、表2所示，該方法對適配層中分片頭部進行了兩部分壓縮：一是將數(shù)據(jù)報標記(datapackettag)由16個比特壓縮成8個比特，即提供標記0～255，足以區(qū)分數(shù)據(jù)報；二是將數(shù)據(jù)偏移(datapacketoffset)將8個比特壓縮為5個比特，0～31自增足以表示后續(xù)分片的個數(shù)。雖然該方法在一定程度上將適配層中的分片頭部進行了壓縮，然而，在分片頭部還有許多的冗余字段并沒有被壓縮，這就降低了數(shù)據(jù)報在適配層的傳輸效率。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術存在的不足，所要解決的技術問題為：提供一種能夠提高數(shù)據(jù)報在適配層的傳輸效率，降低網(wǎng)絡的負載的6lowpan數(shù)據(jù)報的壓縮重組系統(tǒng)和方法。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：一種6lowpan數(shù)據(jù)報的壓縮重組系統(tǒng)，壓縮動作發(fā)生在適配層，重組動作發(fā)生網(wǎng)絡層，在適配層中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報包括：第一分片和后續(xù)分片，所述的壓縮重組系統(tǒng)包括：標識壓縮單元：用于將后續(xù)分片的分片頭標識由多個比特壓縮為一個比特，并確定壓縮后的標識符號；標識符號賦值單元：用于對確定后的標識符號進行賦值，并建立不同的標識符號值與是否代表其為后續(xù)分片的分片頭之間的對應關系；長度壓縮單元：用于將后續(xù)分片的分片頭數(shù)據(jù)報長度由多個比特壓縮為零個比特；數(shù)據(jù)包重組單元：用于將進行報頭壓縮后的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡層進行重組。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)包重組單元包括：第一判斷單元：用于判斷當前數(shù)據(jù)報的長度是否大于122字節(jié)；第二判斷單元：用于當當前數(shù)據(jù)報的長度大于122字節(jié)時，根據(jù)數(shù)據(jù)報標記，判斷是否接收過該數(shù)據(jù)報；調(diào)用單元：用于當判定接收過當前數(shù)據(jù)報時，直接調(diào)用該標記的單鏈表，然后將單鏈表組裝，釋放單鏈表的緩沖區(qū)，交給網(wǎng)絡層處理；緩存單元：用于當判定沒有接收過當前數(shù)據(jù)報時，緩存當前數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)報標記，將接收到的分片頭標識未被壓縮的第一分片，放在單鏈表的表頭；第三判斷單元：用于判斷當前分片的分片頭是否為后續(xù)分片的分片頭；退出單元：用于當當前分片的分片頭不是后續(xù)分片的分片頭時，則退出，重新進行下一數(shù)據(jù)包的重組；排序單元：用于當當前分片的分片頭是后續(xù)分片的分片頭時，根據(jù)當前分片在重組時的排列序號，使后續(xù)分片在單鏈表中有序排放，然后將單鏈表組裝，釋放單鏈表的緩沖區(qū)，交給網(wǎng)絡層處理；組裝釋放單元：用于將單鏈表組裝，釋放單鏈表的緩沖區(qū)，交給網(wǎng)絡層處理。

優(yōu)選地，所述的壓縮重組系統(tǒng)還包括：數(shù)據(jù)報標記壓縮單元：用于將分片的數(shù)據(jù)報標記所占的比特進行壓縮；數(shù)據(jù)偏移壓縮單元：用于將分片的數(shù)據(jù)偏移所占的比特進行壓縮。

優(yōu)選地，所述標識符號為t，t的值為1或0，當t為1時，表示該分片的分片頭為后續(xù)后片頭，當t為0時，表示后續(xù)分片錯誤。

相應地，一種6lowpan數(shù)據(jù)報的壓縮重組方法，壓縮動作發(fā)生在適配層，重組動作發(fā)生網(wǎng)絡層，在適配層中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報包括：第一分片和后續(xù)分片，所述的壓縮重組方法包括：將后續(xù)分片的分片頭標識由多個比特壓縮為一個比特，并確定壓縮后的標識符號；對確定后的標識符號進行賦值，并建立不同的標識符號值與是否代表其為后續(xù)分片的分片頭之間的對應關系；將后續(xù)分片的分片頭數(shù)據(jù)報長度由多個比特壓縮為零個比特；將進行報頭壓縮后的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡層進行重組。

優(yōu)選地，所述將進行報頭壓縮后的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡層進行重組，具體包括以下步驟：s101、判斷當前數(shù)據(jù)報的長度是否大于122字節(jié)，如是，則分片執(zhí)行步驟s102，否則，直接執(zhí)行步驟s107；s102、根據(jù)數(shù)據(jù)報標記，判斷是否接收過該數(shù)據(jù)報，如是，則直接調(diào)用該標記的單鏈表，執(zhí)行步驟s105，否則，執(zhí)行步驟s103；s103、緩存當前數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)報標記，將接收到的分片頭標識未被壓縮的第一分片，放在單鏈表的表頭；s104、判斷當前分片的分片頭是否為后續(xù)分片的分片頭，如是，執(zhí)行步驟s105，否則，執(zhí)行步驟s106；s105、根據(jù)當前分片在重組時的排列序號，使后續(xù)分片在單鏈表中有序排放，然后執(zhí)行步驟s107；s106、退出，重新進行下一數(shù)據(jù)包的重組；s107、將單鏈表組裝，釋放單鏈表的緩沖區(qū)，交給網(wǎng)絡層處理。

優(yōu)選地，所述的壓縮重組方法還包括：將分片的數(shù)據(jù)報標記所占的比特進行壓縮；將分片的數(shù)據(jù)偏移所占的比特進行壓縮。

優(yōu)選地，所述標識符號為t，t的值為1或0，當t為1時，表示該分片的分片頭為后續(xù)后片頭，當t為0時，表示后續(xù)分片錯誤。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果：

1、本發(fā)明在現(xiàn)有技術的基礎上進行了改進，一方面設立了標識符號來減少分片頭標識所占的字節(jié)，另一方面壓縮了后續(xù)分片中冗余的分片頭數(shù)據(jù)報長度，全方位地對適配層中的分片頭部進行了壓縮，提高了數(shù)據(jù)報在適配層的傳輸效率，降低了網(wǎng)絡的負載。

2、本發(fā)明在適配層中對分片頭部進行壓縮之后，也有利于壓縮后的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡層的重組；此外，本發(fā)明只是在現(xiàn)有的壓縮方法的基礎上對其進行改進與完善，并不是推倒重來，具有良好的推廣性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明；

圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種6lowpan數(shù)據(jù)報的壓縮重組系統(tǒng)的結(jié)構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例二提供的一種6lowpan數(shù)據(jù)報的壓縮重組系統(tǒng)的結(jié)構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例三提供的一種6lowpan數(shù)據(jù)報的壓縮重組系統(tǒng)的結(jié)構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例一提供的一種6lowpan數(shù)據(jù)報的壓縮重組方法中數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡層中進行重組的流程示意圖；

圖中：101為標識壓縮單元，102為標識符號賦值單元，103為長度壓縮單元，104為數(shù)據(jù)包重組單元，105為數(shù)據(jù)報標記壓縮單元，106為數(shù)據(jù)偏移壓縮單元，1041為第一判斷單元，1042為第二判斷單元，1043為調(diào)用單元，1044為緩存單元，1045為第三判斷單元，1046為退出單元，1047為排序單元，1048為組裝釋放單元。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例；基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

6lowpan，是ipv6overlowpowerwirelesspersonalareanetwork的簡稱，是基于ipv6協(xié)議框架下，完成ipv6數(shù)據(jù)在低速無線個域網(wǎng)傳輸?shù)膮f(xié)議框架；數(shù)據(jù)報標記(datapackettag)，用來標識一個被拆分的ipv6數(shù)據(jù)報，所以同一個數(shù)據(jù)報的所有分片的該字段的值全部相等，當發(fā)送端發(fā)送一個完整的數(shù)據(jù)報，將其值自動加一；數(shù)據(jù)偏移(datapacketoffset)，在后續(xù)分片中出現(xiàn)，是一個8字節(jié)長度的自增1的數(shù)據(jù)，用來標識該分片在重組時的排列序號；數(shù)據(jù)報的長度(datapacketsize)，表示在分片之前的ipv6數(shù)據(jù)報的原始長度。

圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種6lowpan數(shù)據(jù)報的壓縮重組系統(tǒng)的結(jié)構示意圖，如圖1所示，一種6lowpan數(shù)據(jù)報的壓縮重組系統(tǒng)，壓縮動作發(fā)生在適配層，重組動作發(fā)生網(wǎng)絡層，在適配層中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報包括：第一分片和后續(xù)分片，所述的壓縮重組系統(tǒng)包括：

標識壓縮單元101：用于將后續(xù)分片的分片頭標識由多個比特壓縮為一個比特，并確定壓縮后的標識符號。

標識符號賦值單元102：用于對確定后的標識符號進行賦值，并建立不同的標識符號值與是否代表其為后續(xù)分片的分片頭之間的對應關系。

長度壓縮單元103：用于將后續(xù)分片的分片頭數(shù)據(jù)報長度由多個比特壓縮為零個比特。

數(shù)據(jù)包重組單元104：用于將進行報頭壓縮后的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡層進行重組。

具體地，所述標識符號可為t，t的值可為1或0，當t為1時，表示該分片的分片頭為后續(xù)后片頭，當t為0時，表示后續(xù)分片錯誤。

以表1中所示的分片頭部為例，后續(xù)分片的分片頭的前五個字節(jié)11100用來表示這是一個分片頭并始終為11100，占據(jù)了五個字節(jié)，由于后續(xù)分片可能有多個，重復的11100累計，增加了網(wǎng)絡的負載同時又導致了分片的增加，并降低了適配層的傳輸效率。采用本實施例，壓縮了后續(xù)分片的分片頭的前五個比特11100，用一個1比特的t標識代替11100，節(jié)省了四個字節(jié)。

同樣地，原始數(shù)據(jù)報長度(datapacketsize)經(jīng)過6lowpan分片之后的所有分片幀的該字段值全部相等，后續(xù)分片重復的數(shù)據(jù)報長度增加了網(wǎng)絡的負載。采用本實施例，壓縮后續(xù)分片的分片頭數(shù)據(jù)報的長度(datapacketsize)11比特，在第一個分片到達接收端時，第一個分片攜帶的datapacketsize就已經(jīng)告訴接收端要重組的原始ipv6數(shù)據(jù)包的大小，而后續(xù)分片中攜帶的datapacketsize就是冗余的可以壓縮掉。

采用本實施例對適配層的分片頭部進行壓縮后的格式如表3所示：

表3

從表3中可以看出，第一個分片提高的效率為：(1/20-1/32)*32＝60％，后續(xù)分片提高的效率為：(1/14-1/40)*40＝185％?？梢姡琲pv6數(shù)據(jù)報在適配層傳輸時，對于分片壓縮可以減少報文分片的個數(shù)和冗余的分片頭部數(shù)據(jù)，降低網(wǎng)絡的負載，提高適配層的效率。

圖2為本發(fā)明實施例二提供的一種6lowpan數(shù)據(jù)報的壓縮重組系統(tǒng)的結(jié)構示意圖，如圖2所示，在實施例一的基礎上，所述數(shù)據(jù)包重組單元104可包括：

第一判斷單元1041：用于判斷當前數(shù)據(jù)報的長度是否大于122字節(jié)。

第二判斷單元1042：用于當當前數(shù)據(jù)報的長度大于122字節(jié)時，根據(jù)數(shù)據(jù)報標記，判斷是否接收過該數(shù)據(jù)報。

調(diào)用單元1043：用于當判定接收過當前數(shù)據(jù)報時，直接調(diào)用該標記的單鏈表，然后將單鏈表組裝，釋放單鏈表的緩沖區(qū)，交給網(wǎng)絡層處理。

緩存單元1044：用于當判定沒有接收過當前數(shù)據(jù)報時，緩存當前數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)報標記，將接收到的分片頭標識未被壓縮的第一分片，放在單鏈表的表頭。

第三判斷單元1045：用于判斷當前分片的分片頭是否為后續(xù)分片的分片頭。

退出單元1046：用于當當前分片的分片頭不是后續(xù)分片的分片頭時，則退出，重新進行下一數(shù)據(jù)包的重組。

排序單元1047：用于當當前分片的分片頭是后續(xù)分片的分片頭時，根據(jù)當前分片在重組時的排列序號，使后續(xù)分片在單鏈表中有序排放，然后將單鏈表組裝，釋放單鏈表的緩沖區(qū)，交給網(wǎng)絡層處理。

組裝釋放單元1048：用于將單鏈表組裝，釋放單鏈表的緩沖區(qū)，交給網(wǎng)絡層處理。

圖3為本發(fā)明實施例三提供的一種6lowpan數(shù)據(jù)報的壓縮重組系統(tǒng)的結(jié)構示意圖，如圖3所示，在實施例一的基礎上，所述的壓縮重組系統(tǒng)還可包括：

數(shù)據(jù)報標記壓縮單元105：用于將分片的數(shù)據(jù)報標記所占的比特進行壓縮。

數(shù)據(jù)偏移壓縮單元106：用于將分片的數(shù)據(jù)偏移所占的比特進行壓縮。

相應地，一種6lowpan數(shù)據(jù)報的壓縮重組方法，壓縮動作發(fā)生在適配層，重組動作發(fā)生網(wǎng)絡層，在適配層中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報包括：第一分片和后續(xù)分片，所述的壓縮方法包括：

將后續(xù)分片的分片頭標識由多個比特壓縮為一個比特，并確定壓縮后的標識符號。

對確定后的標識符號進行賦值，并建立不同的標識符號值與是否代表其為后續(xù)分片的分片頭之間的對應關系。

將后續(xù)分片的分片頭數(shù)據(jù)報長度由多個比特壓縮為零個比特。

將進行報頭壓縮后的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡層進行重組。

圖4為本發(fā)明實施例一提供的一種6lowpan數(shù)據(jù)報的壓縮重組方法中數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡層中進行重組的流程示意圖，如圖4所示，所述將進行報頭壓縮后的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡層進行重組，具體包括以下步驟：

s101、判斷當前數(shù)據(jù)報的長度是否大于122字節(jié)，如是，則分片執(zhí)行步驟s102，否則，直接執(zhí)行步驟s107。

s102、根據(jù)數(shù)據(jù)報標記，判斷是否接收過該數(shù)據(jù)報，如是，則直接調(diào)用該標記的單鏈表，執(zhí)行步驟s105，否則，執(zhí)行步驟s103。

s103、緩存當前數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)報標記，將接收到的分片頭標識未被壓縮的第一分片，放在單鏈表的表頭。

s104、判斷當前分片的分片頭是否為后續(xù)分片的分片頭，如是，執(zhí)行步驟s105，否則，執(zhí)行步驟s106。

s105、根據(jù)當前分片在重組時的排列序號，使后續(xù)分片在單鏈表中有序排放，然后執(zhí)行步驟s107。

s106、退出，重新進行下一數(shù)據(jù)包的重組。

s107、將單鏈表組裝，釋放單鏈表的緩沖區(qū)，交給網(wǎng)絡層處理。

具體地，所述的壓縮重組方法還可包括：

將分片的數(shù)據(jù)報標記所占的比特進行壓縮。

將分片的數(shù)據(jù)偏移所占的比特進行壓縮。

具體地，所述標識符號為t，t的值為1或0，當t為1時，表示該分片的分片頭為后續(xù)后片頭，當t為0時，表示后續(xù)分片錯誤。

本發(fā)明為了減少現(xiàn)有技術中的重復數(shù)據(jù)傳輸，中能實現(xiàn)原來的功能的基礎之上，對分片的頭部進行了修改，一方面設立了標識符號來減少分片頭標識所占的字節(jié)，另一方面壓縮了后續(xù)分片中冗余的分片頭數(shù)據(jù)報長度，全方位地對適配層中的分片頭部進行了壓縮，提高了數(shù)據(jù)報在適配層的傳輸效率，降低了網(wǎng)絡的負載。本發(fā)明在適配層中對分片頭部進行壓縮之后，也有利于壓縮后的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡層的重組；此外，本發(fā)明只是在現(xiàn)有的壓縮方法的基礎上對其進行改進與完善，并不是推倒重來，具有良好的推廣性。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。