一种混合网络编码方法技术

本发明专利技术一种混合网络编码方法，当可以执行物理层网络编码PNC通信的时候，优先执行物理层网络编码PNC通信，当无法执行物理层网络编码PNC通信时，执行网络编码HNC通信，只有在物理层网络编码PNC和网络编码HNC通信都无法执行的时候，才执行无网络编码NNC通信，本发明专利技术设置3个缓存，将物理层网络编码PNC中的NNC缓存细分为NNC缓存1和NNC缓存2，这样就能在两个NNC缓存都非空的条件下，编码生成NC数据包发送，以提高网络吞吐量。由于网络编码HNC通信的加入，能够减少无网络编码NNC通信的次数，进一步提高网络的吞吐量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
随着越来越多的无线电设备进入市场，频谱资源变得越来越紧张。为了提高 无线网络速率，人们不断提出各种方法来提高无线网络的性能。其中最近兴起并流行 的两种新技术就是网络编码HNC(high-layernetworkcoding)和物理层网络编码 PNC(physical-layernetworkcoding)。 在无网络编码NNC(nonnetworkcoding)通信的情况下，对于双向三节点中继系 统，位于两端的两个用户节点如果想通过中继节点R进行一次数据包交换，共需要4个时 隙。在时隙1，用户节点1发送数据包Si到中继节点R;在时隙2,中继节点R转发收到的数 据包Si到用户节点2 ;在时隙3,用户节点2发送数据包S2到中继节点R;在时隙4,中继节 点R转发数据包S2到用户节点1。 在使用网络编码HNC通信的情况下，对于双向三节点中继系统，一次数据包交换 所需时隙数减少到3。在时隙1，用户节点1发送数据包Si到中继节点R;在时隙2,用户节 点2发送数据包S2到中继节点R，在收到数据包S:和S2后，中继节点R通过运算形成一个 网络编码数据包SK，在时隙3,中继节点R广播网络编码数据包SK到用户节点1和用户节点 2,收到网络编码数据包51；后，用户节点1可以通过异或运算获得数据包S2，用户节点2也 可以通过同样的方式得到数据包Sp 在使用物理层网络编码PNC通信的情况下，对于双向三节点中继系统，一次数据 包交换所需时隙数进一步减少到2。在时隙1，用户节点1和用户节点2同时发送数据包Si 和S2到中继节点R，由于数据包S:和S2在空间中发生了叠加，中继节点R收到的信号为SK =SdS2，接着，中继节点R通过进一步的运算处理得到4 ?A，这个过程称为PNC映射，在 时隙2,中继节点R将映射后的数据包发送给用户节点1和用户节点2,与网络编码中的一 样，用户节点1和用户节点2能够根据已有的数据包解码出对方发来的数据包。 可以看出，物理层网络编码的通信效率是最高的。但是，由于网络双向数据流不平 衡。当源节点（如用户节点1)发送数据包到目的节点（如用户节点2)时，用户节点2可 能没有数据包要发往用户节点1，此时无法执行物理层网络编码通信，此时，用户节点1发 送的数据包只能以未编码的形式发送，即执行无网络编码NNC通信。因此，传统物理层网络 编码PNC通信过程中依然存在大量的NNC通信，效率依然不高。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种混合网络编码的方 法，将网络编码HNC与物理层网络编码PNC相结合，有效提高系统的吞吐量。 ，其特征在于：当可以执行物理层网络编码PNC通信的时 候，优先执行物理层网络编码PNC通信，当无法执行物理层网络编码PNC通信时，执行网络 编码HNC通信，只有在物理层网络编码PNC和网络编码HNC通信都无法执行的时候，才执行 无网络编码NNC通信，具体包括如下步骤： 步骤1、为了使中继节点R在接收数据包时，能够知道有两个用户节点在同时发 送，还是只有一个用户节点在发送，用户组1和用户组2发送的数据包使用两两相互正交的 物理层前导码； 步骤2、在中继节点R的PNC/NNC解码器后面设置3个发送缓存，分别为NC缓存、 NNC缓存1和NNC缓存2;中继节点R收到的基带信号先经过两个相关器，如果检测到两个相 互正交的前导码，则判断接收到的数据包是网络编码NC数据包，否则就是无网络编码NNC 数据包，然后再将数据包通过PNC/NNC解码器解码后送至缓存器缓存，若是网络编码NC数 据包，则将解码结果存入NC缓存，否则根据解码结果无网络编码NNC数据包的源地址，分别 存入NNC缓存1或NNC缓存2; 步骤3、用户节点到中继节点的传输过程； (1)在时隙开始时，若源用户节点叫缓存非空且尝试发送RTS帧，则发送RTS帧到 中继节点R，该RTS帧携带目的节点n」的地址，若发送RTS帧发生冲突，则本时隙结束，否则 进入下一步骤； (2)中继节点R收到RTS帧后，广播CTS帧到节点叫和节点n」，该CTS帧携带此刻 的时间戳，节点叫和节点nj收到CTS帧后分别计算出本次的传播时延SJPSj; (3)如果节点nj有反向数据包要发往节点np则节点叫和n』分别等待2S_-2Si 和2 时长后同时向中继节点R发送数据包，其中SMx=max(S^ 6』），此时中继 节点R将收到一个网络编码NC包，否则节点ni等待2S_-2S,后独自发送数据包到中继 节点R; ⑷中继节点R收到上述数据包后，向节点叫和nj广播Ack帧，节点nJpnj将各 自发送出去的数据包存储到临时缓存中，以用做解码数据包； 步骤4、中继节点R到用户节点的传输过程； (1)若中继节点R至少一个缓存非空，且尝试发送数据包，则进入下一步骤，否则 本时隙结束； (2)如果NC缓存非空，则从NC缓存取NC数据包，根据NC数据包内包含的两个目 的节点的地址，广播到两目的节点并转到步骤（6)0,否则进入下一步骤； (3)如果NNC缓存1和NNC缓存2都非空，则中继节点R从NNC缓存1和NNC缓存 2各取出一个数据包并编码生成NC数据包，根据NC数据包内包含的两个目的节点的地址， 广播到两目的节点，并转到步骤（6) 0,否则进入下一步骤； (4)从非空缓存中取出一个数据包直接发送到目的节点； (5)收到数据包的目标节点发送Ack帧给中继节点R，时隙结束； (6)收到数据包的两个目标节点发送Ack帧给中继节点R，时隙结束。 采用本专利技术，当可以执行物理层网络编码PNC通信的时 候，优先执行物理层网络编码PNC通信，当无法执行物理层网络编码PNC通信的时候，执行 网络编码HNC通信，当物理层网络编码PNC和网络编码HNC通信都无法执行的时候，才执行 无网络编码NNC通信，由于网络编码HNC通信的加入，能够减少无网络编码NNC通信的次 数，进一步提尚网络的吞吐量。【附图说明】 图1为本专利技术的中继节点中的数据流示意图； 图2为本专利技术中用户节点发送数据包给中继节点的流程图； 图3为本专利技术中中继节点发送数据包给用户节点的流程图。 以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详述。【具体实施方式】 本专利技术，不仅仅适用于时隙ALOHA协议，其他分布式MAC协 议（如802. 11)都适用，本实施例中以时隙ALOHA协议为例。假设一种普遍的网络场景，用 户组1和用户组2通过中继节点R进行包交换，叫为用户组1节点，r^_为用户组2节点，所 有节点均通过GPS获得相同的时间参考。 基于时隙ALOHA分布式MAC协议，本专利技术，当可以执行物理 层网络编码PNC通信的时候，优先执行物理层网络编码PNC通信，当无法执行物理层网络编 码PNC通信时，执行网络编码HNC通信，只有在物理层网络编码PNC和网络编码HNC通信都 无法执行的时候，才执行无网络编码NNC通信，具体包括如下步骤：当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合网络编码方法，其特征在于：当可以执行物理层网络编码PNC通信的时候，优先执行物理层网络编码PNC通信，当无法执行物理层网络编码PNC通信时，执行网络编码HNC通信，只有在物理层网络编码PNC和网络编码HNC通信都无法执行的时候，才执行无网络编码NNC通信，具体包括如下步骤：步骤1、为了使中继节点R在接收数据包时，能够知道有两个用户节点在同时发送，还是只有一个用户节点在发送，用户组1和用户组2发送的数据包使用两两相互正交的物理层前导码；步骤2、在中继节点R的PNC/NNC解码器后面设置3个发送缓存，分别为NC缓存、NNC缓存1和NNC缓存2；中继节点R收到的基带信号先经过两个相关器，如果检测到两个相互正交的前导码，则判断接收到的数据包是网络编码NC数据包，否则就是无网络编码NNC数据包，然后将数据包通过PNC/NNC解码器解码后送至缓存器缓存，若是网络编码NC数据包，则将解码结果存入NC缓存，否则根据解码结果无网络编码NNC数据包的源地址，分别存入NNC缓存1或NNC缓存2；步骤3、用户节点到中继节点的传输过程；(1)在时隙开始时，若源用户节点ni缓存非空且尝试发送RTS帧，则发送RTS帧到中继节点R，该RTS帧携带目的节点nj的地址，若发送RTS帧发生冲突，则本时隙结束，否则进入下一步骤；(2)中继节点R收到RTS帧后，广播CTS帧到节点ni和节点nj，该CTS帧携带此刻的时间戳，节点ni和节点nj收到CTS帧后分别计算出本次的传播时延δi和δj；(3)如果节点nj有反向数据包要发往节点ni，则节点ni和nj分别等待2δmax‑2δi和2δmax‑2δj时长后同时向中继节点R发送数据包，其中δmax＝max(δi,δj)，此时中继节点R将收到一个网络编码NC包，否则节点ni等待2δmax‑2δi后独自发送数据包到中继节点R；(4)中继节点R收到上述数据包后，向节点ni和nj广播Ack帧，节点ni和nj将各自发送出去的数据包存储到临时缓存中，以用做解码数据包；步骤4、中继节点R到用户节点的传输过程；(1)若中继节点R至少一个缓存非空，且尝试发送数据包，则进入下一步骤，否则本时隙结束；(2)如果NC缓存非空，则从NC缓存取NC数据包，根据NC数据包内包含的两个目的节点的地址，广播到两目的节点并转到步骤(6)，否则进入下一步骤；(3)如果NNC缓存1和NNC缓存2都非空，则中继节点R从NNC缓存1和NNC缓存2各取出一个数据包并编码生成NC数据包，根据NC数据包内包含的两个目的节点的地址，广播到两目的节点，并转到步骤(6)，否则进入下一步骤；(4)从非空缓存中取出一个数据包直接发送到目的节点；(5)收到数据包的目标节点发送Ack帧给中继节点R，时隙结束；(6)收到数据包的两个目标节点发送Ack帧给中继节点R，时隙结束。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林世俊，谢剑敏，石江宏，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35