一种基于多个数据流的会话间网络编码的机会路由方式制造技术

本发明专利技术公开一种基于多个数据流的会话间网络编码的机会路由方式。该发明专利技术利用数据流之间的网络编码增益来找出具有最小任何路径成本的路由，并在多跳网络编码中，根据数据的动态加载自适应地改变路由，从而使得数据在从源节点到目的节点的传输过程中代价最小。

An Opportunity Routing Method Based on Intersession Network Coding for Multiple Data Streams

【技术实现步骤摘要】
一种基于多个数据流的会话间网络编码的机会路由方式
本专利技术涉及无线多跳网络
，尤其涉及无线多跳网络中的路由方法，具体为一种基于多个数据流的会话间网络编码的机会路由方式。
技术介绍
网络编码首先由Ahlswede等人提出。网络编码按照所编码的数据流是否属于同一数据流可被划分为流内网络编码(IANC)和流间网络编码(IRNC)。IANC对同一数据流的数据进行网络编码，可考虑利用随机网络编码对流内的数据包进行编码，接收端接收到足够多的编码系数线性无关的数据包即可完成网络译码。流间网络编码对不同数据流间的数据进行网络编码，可充分利用网络拓扑空间中的冗余信息，从而提升网络数据吞吐量。传统路由方法根据一定的度量标准为每个数据流选择确定的路由路径，机会路由根据无线链路连接可靠性，在其相邻节点中选择正确接收到的节点转发数据包，可充分利用无线链路广播特性来替身系统性能。本专利技术考虑将会话间网络编码技术与机会路由相结合考虑，在选择路由路径时充分考虑会话间网络编码机会，利用网络编码性能增益来提升机会路由性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中传统的路由方法重传次数高的技术问题，提供一种基于多个数据流的会话间网络编码的机会路由方式，能够有效的降低节点之间数据包的重传次数。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于多个数据流的会话间网络编码的机会路由方式，其特征在于，包括以下步骤：步骤A，获取度量标准，捕获通过中间节点在两个节点之间成功交换数据包所需的预期编码传输次数；步骤B，基于所述度量标准，捕获多个数据流通过中间节点在多个节点之间成功交换数据包所需的预期编码传输次数；步骤C，以步骤B中的多数据流间的预期编码传输次数作为会话间网络编码的机会路由的代价，寻找数据包从源节点向目的节点传输的最优路径。优选地，步骤A中，所述度量标准是获得两个节点成功交换数据包所需的预期传输次数。优选地，两个节点成功交换数据包的预期传输次数为其中pij表示双向传递的成功概率，满足0～1正态分布。优选地，捕获通过中间节点在两个节点之间成功交换数据包所需的预期编码传输次数的步骤包括：对于X型网络拓扑结构中的节点1、节点2、节点3，节点2具有分组数据包a，节点3具有分组数据包b，节点2的分组数据包a通过节点1传送到节点3，同时，节点3的分组数据包b通过节点1传送到节点2，在有编码情况下，节点1执行编码，节点1分别接收节点2和节点3的分组数据包后进行网络编码，然后节点1向节点2和节点3广播编码数据包，节点2和节点3接收来自节点1的编码数据包，提取各自所需的数据包，通过式(1)计算得到通过中间节点在两个节点之间成功交换数据包所需的预期编码传输次数，具体地，是编码增益。优选地，步骤B中，通过式(2)计算得到多个数据流通过中间节点在多个节点之间成功交换数据包所需的预期编码传输次数，其中，pij来表示双向传递的成功概率，包括确认，即pij＝pi→jpj→i。由此计算公式(2)可以得到任意多个数据流在会话间网络编码中由源节点到目的节点的预期编码传输次数。优选地，步骤C中，机会路由代价的具体计算包括：标注目的节点的代价为0，其余节点到目的节点的代价为无穷大，从目的节点出发，遍历所有可达路径，选择更靠近源节点的节点，在每一次的遍历过程中判断遍历到的节点是否存在编码机会，如果不存在编码机会，则按传统的存储转发模式计算两个节点之间的预编码传输次数，如果存在编码机会，则在该次的计算预编码传输次数过程中减掉编码增益，该增益与可编码的数据流的个数有关；接着以刚刚遍历到的节点作为目的节点，遍历所有可达路径，选择更靠近源节点的节点，在每一次的遍历过程中判断遍历到的节点是否存在编码机会，如果不存在编码机会，则按传统的存储转发模式计算两个节点之间的预编码传输次数，如果存在编码机会，则在该次的计算预编码传输次数过程中减掉编码增益；依次类推，直到遍历到源节点；至此，从源节点到目的节点的多条路径代价已知。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种基于多个数据流的会话间网络编码的机会路由方式，克服了现有技术中传统的路由方法重传次数高的技术问题，能够有效的降低节点之间数据包的重传次数。附图说明图1为根据实施例的本专利技术所适用的简单网络拓扑示意图；图2为根据实施例利用本专利技术进行无线多跳网络间数据包传送的流程示意图；图3为根据实施例在数据流个数不同的情形下本专利技术的多条数据流的机会路由算法与传统路由算法的重传次数对比图；图4为根据实施例在随机网络模式下本专利技术的多条数据流的机会路由算法与传统路由算法的重传次数对比图。具体实施方式下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种会话间网络编码中考虑多数据流的机会路由算法，包括以下步骤：步骤A，我们首先定义一个度量标准，捕获通过中间节点在两个节点之间成功交换数据包所需的预期编码传输次数。步骤B，基于上述度量标准，考虑多个数据流通过中间节点在多个节点之间成功交换数据包所需的预期编码传输次数。步骤C，以B中的多数据流间网络编码预期传输次数作为会话间网络编码机会路由的代价。进一步的，步骤A中，新的度量标准是获得两个节点之间成功交换数据包所需的预期传输次数。两个节点成功交换数据包的预期传输次数为其中pij表示双向传递的成功概率，满足0～1正态分布。进一步的，捕获通过中间节点在两个节点之间成功交换数据包所需的预期编码传输次数，具体过程包括：可以使用两个节点通过一个公共的中间节点交换信息的例子来说明无线网络中编码的益处。考虑图1所示的情形，节点2的分组数据包a需要通过节点1传送到节点3，同时，节点3的分组数据包b也需要通过节点1传送到节点2。让我们假设信道是完美的，即没有传输丢失也没有编码，总共需要4次无线传输(分组数据包a从节点2经由节点1传送到节点3，分组数据包b从节点3经由节点1传送到节点2)。另一方面，如果采用编码，节点1分别接收到来节点2和节点3的分组数据包后进行网络编码，然后节点1向节点2和节点3广播该编码数据包，一旦节点2或节点3收到来自1的编码数据包，则他们可以提取所需的数据包。这样可以有效的将编码交换从4次降低到3次。如图1所示，采用axorb的网络编码方式。本专利技术方法在具体实施中，亦可采用现有的其他编码方式进行网络编码。让我们再次考虑图1中所示的场景，现在假设从节点i到节点j的单向传递概率由pi→j给出。我们使用pij来表示双向传递的成功概率，包括确认，即pij＝pi→jpj→i。根据ETX度量，无编码成功交换的预期传输次数为即使使用编码，由于只有节点1执行网络编码，我们仍然需要节点2和节点3的次传输以将两个未编码分组传送到节点1。为了完成交换，节点1需要成功地将编码分组传送到节点2和节点3，需要次传输，通过计算的结果为所以在图1所示的一次编码传输中共需要进行次数据包的交换，其中是编码增益。进一步的，考虑多个数据流通过中间节点在多个节点之间成功交换数据包所需的预期编码传输次数。具体计算公式为：由此计算公式可以得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多个数据流的会话间网络编码的机会路由方式，其特征在于，包括以下步骤：步骤A，获取度量标准，捕获通过中间节点在两个节点之间成功交换数据包所需的预期编码传输次数；步骤B，基于所述度量标准，捕获多个数据流通过中间节点在多个节点之间成功交换数据包所需的预期编码传输次数；步骤C，以步骤B中的多数据流间的预期编码传输次数作为会话间网络编码的机会路由的代价，寻找数据包从源节点向目的节点传输的最优路径。

【技术特征摘要】
1.一种基于多个数据流的会话间网络编码的机会路由方式，其特征在于，包括以下步骤：步骤A，获取度量标准，捕获通过中间节点在两个节点之间成功交换数据包所需的预期编码传输次数；步骤B，基于所述度量标准，捕获多个数据流通过中间节点在多个节点之间成功交换数据包所需的预期编码传输次数；步骤C，以步骤B中的多数据流间的预期编码传输次数作为会话间网络编码的机会路由的代价，寻找数据包从源节点向目的节点传输的最优路径。2.根据权利要求1所述的一种基于多个数据流的会话间网络编码的机会路由方式，其特征在于，步骤A中，所述度量标准是获得两个节点成功交换数据包所需的预期传输次数。3.根据权利要求2所述的一种基于多个数据流的会话间网络编码的机会路由方式，其特征在于，两个节点成功交换数据包的预期传输次数为其中pij表示双向传递的成功概率，满足0～1正态分布。4.根据权利要求3所述的一种基于多个数据流的会话间网络编码的机会路由方式，其特征在于，捕获通过中间节点在两个节点之间成功交换数据包所需的预期编码传输次数的步骤包括：对于X型网络拓扑结构中的节点1、节点2、节点3，节点2具有分组数据包a，节点3具有分组数据包b，节点2的分组数据包a通过节点1传送到节点3，同时，节点3的分组数据包b通过节点1传送到节点2，在有编码情况下，节点1执行编码，节点1分别接收节点2和节点3的分组数据包后进行网络编码，然后节点1向节点2和节点3广播编码数据包，节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅中辉，武春光，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32