[發明專利]一種無線網絡中高吞吐量網絡編碼方法

有效

• 申請號: 201310141842.4
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN103220086A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 池凱凱;朱藝華;李燕君;伍永超;程珍
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術領域

本發明涉及無線網絡技術領域，特別是涉及一種無線網絡中網絡節點上的數據包網絡編碼方法。

技術背景

當前，無線通信技術已經廣泛應用于社會的各個方面，給人們的生活帶來了極大地便利。然而，相比于有線通信，無線通信的一個顯著不足是帶寬非常有限。由于該不足，當前的無線通信技術可支持的吞吐量遠遠低于有線通信，使得服務質量還遠遠達不到人們的需求，比如利用智能手機來在線觀看高清直播節目，其清晰性和流暢性離人們的要求有很大的差距。

網絡編碼技術是一種非常適用用來提高無線通信吞吐量的技術，其主要思想是網絡中繼節點將多個需要傳輸的明文數據包編碼成一個大小不變的編碼包，然后發送編碼包來達到一次包發送就將多個明文數據包傳遞到多個接收節點，從而非常有效地提高了傳輸效率，大大提高無線吞吐量。

目前為止，有很多文獻研究設計了良好的網絡編碼方法，比如loop編碼方法（參見《On?the?X-ities?of?Network?Coding?in?Wireless?Networks》，刊于ACM?SIGMETRICS,2007）和COPE編碼方法（參見《XORs?in?The?Air:Practical?Wireless?Network?coding》，刊于IEEE/ACM?Transactions?on?Networking,2008）等等。也有一些相關的發明：

2010年12月6日，南京郵電大學楊震申請了專利“一種無線mesh網絡編碼方法”。在該發明中，通過在編碼包的包頭中加入DESN標識來標識原始數據包的目的節點，接收側僅需要在進入中繼節點的鏈路進行解碼，在進入目標節點的鏈路進行路由選擇，從而減少原始數據包傳輸的次數，提高網絡吞吐量。

2012年5月15日，哈爾濱工程大學趙蘊龍申請了專利“基于網絡編碼的網絡編碼修復方法”。在該發明中，解碼節點通過CBCR算法計算得出所需的重傳數據包集合并形成RACK請求包發送給鄰居節點，然后鄰居節點根據RACK中的請求內容來編碼求出解碼節點所需的數據包。

在現有的網絡編碼算法中，同一個數據流最多只有一個數據包參與編碼。如果一個數據流中有幾個數據包與其他數據流的包進行網絡編碼，則該數據流的接收節點無法對編碼包進行解碼來得到這幾個數據包，只能得到這幾個數據包編碼在一起的編碼包。

發明內容

本發明提出了一種能將同一個數據流的多個數據包與其他數據流的包編碼在一起且在接收節點上能進行解碼的網絡編碼方法，從而顯著增加網絡節點一次發送所傳遞的數據包數目，大大提高網絡節點的吞吐量。

為了實現上述技術任務，本發明采取如下的技術解決方案：

一種無線網絡中高吞吐量網絡編碼方法，考慮到不同的數據流的數據包往往大小不一樣，有一些數據流的數據包特別大，有一些數據流的數據包特別小，將數據包較小的數據流F_i的多個數據包P_i,1,…,P_i,n中的數據前后連接起來組合成一個大的組合包，然后將組合包與其他數據流的數據包編碼成一個編碼包以發送出去。數據流F_i對應的接收節點接收到編碼包后，能夠解碼得到組合包并將該組合包拆分得到多個原始數據包P_i,1,…,P_i,n，從而做到一次發送就將數據包較小的數據流的多個包傳遞到接收節點，大大提高了吞吐量。所述的高吞吐量網絡編碼方法包括以下步驟：

步驟一：在流過本節點且有緩存包的數據流中，將可相互編碼的數據流表示為F₁,F₂,…,F_K，其中K是可相互編碼的數據流數目。在這些數據流中挑選出數據包最大的那個流，表示為F_x，x∈{1,2,…,K}。

步驟二：設置編碼包大小L^*=L_x、編碼包發送速率R^*=R_x以及最終參與編碼操作的數據流集合S_f={F_x}，其中L_i為數據流F_i中數據包的大小，R_i為從編碼節點到數據流Fi的接收節點該無線鏈路的可達發送速率。將緩存中數據流F_x的最早到達包放入集合S_p,S_p為要進行網絡編碼操作的數據包的集合。

步驟三：設置k=1。

步驟四：如果k=x,則跳到第七步。