[發明專利]基于位置信息和票據的多路徑編碼感知無線網絡路由方法

有效

• 申請號: 201310652929.8
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN104703242B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 焦臻楨;郭冠華;張寶賢
• 申請（專利權）人: 中國科學院大學
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W40/24;H04L1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于無線網絡協議技術領域，具體涉及一種基于位置信息和票據的多路徑編碼感知無線網絡路由方法。具有位置服務的無線多跳網絡中，當網絡有建立路由需要時，節點逐跳地轉發路由請求報文(RREQ)，在轉發過程中，節點通過計算性價比，在自己的直接和間接鄰居中選擇性價比最優的作為轉發RREQ的下一跳節點。到達間接鄰居的路徑可以用于實現網絡編碼以降低數據轉發成本。通過這種機制，可以建立具有高編碼機會、低代價、多路徑的端到端路由；從而達到提高網絡吞吐量的目的。

技術領域

本發明屬于無線網絡協議技術領域，具體涉及一種基于位置信息和票據的多路徑編碼感知無線網絡路由方法。該方法主要用于在網絡中按需地建立多路徑的具有高網絡編碼機會、低代價的路由，從而達到提高網絡吞吐量的目的。

背景技術

近些年來，無線多跳網絡(無線傳感器網絡、移動Ad hoc網絡、無線mesh網絡等)領域的相關技術得到了學術界和工業界的廣泛關注，并取得了迅猛的發展。其中，網絡編碼(Network Coding)技術，正日益受到研究人員的關注。

網絡編碼技術通過在數據傳輸中合理地對數據包進行編碼，已被證明是可以逼近網絡容量理論傳輸極限的有效方法。無線網絡中的網絡編碼的理論和應用有著更加顯著的特點：由于無線鏈路的不可靠性和物理層廣播特性，無線網絡環境非常適宜網絡編碼。同樣得益于無線介質的廣播特性，無線網絡中的網絡編碼尤其能夠增加單播流的吞吐量。附圖1所示為一無線網絡中某三個節點使用網絡編碼進行通信的例子：節點A、節點B通過節點C的中繼相互傳遞信息P1、P2。采用傳統的無線通信方式需要四次傳輸來完成報文的交換，如附圖1(a)所示。但是如果利用無線介質的廣播特性，使節點C在接收到P1和P2后，將二者作異或運算后直接廣播，則在節點B處，根據接收到的信息可恢復出P1；同理，在節點A處也可以恢復出信息P2。可見采用了網絡編碼技術后，如附圖1(b)所示，只需要三次傳輸就可以實現傳統方式的所有通信要求。

依據這一基本原理可知，當網絡中存在兩個方向相反但路徑重疊的數據流時，在整條路徑上，節點均可以利用上述的網絡編碼方式來轉發數據包。而如果在建立路由時能夠在有限代價內使兩條方向相對的數據流建立起采用同樣節點序列組成的路由路徑，則在該條路徑上將存在大量的編碼機會，有利于極大提高網絡的吞吐量。

發明內容

本發明是針對無線多跳網絡的一種基于位置信息和票據的多路徑編碼感知無線網絡路由方法。

本發明要求：網絡中的節點可以是靜止的，也可以是移動的；網絡中的每個節點配備一個全向天線；網絡中的每個節點通信范圍有限，與通信范圍之外的節點通信時需要其他節點中繼；網絡中的所有節點周期性與鄰居節點交換HELLO報文，每個HELLO報文包含自己的ID、自己的位置信息、當前流經自己的數據流，記錄的每個數據流的信息包括該流所經歷路徑的源節點方向上的節點序列、以及該段路徑上每個節點ID及其位置信息。

網絡中的每個節點存在三類鄰居節點：第一類鄰居節點是其直接一跳鄰居節點，稱作直接鄰居節點，對于節點x來說，其直接鄰居節點的集合記做Nx；第二類鄰居節點是有流相關的路徑流經當前節點的每一個上游節點，稱作一階間接鄰居節點。第三類是有流相關的路徑流經當前節點的直接鄰居節點的每一個上游節點，稱作二階間接鄰居節點。比如，對于當前節點x，若有一條右向路徑P={s1，1，2，...，i，j，x，...d1}流經節點x，則稱s1，1，2，...，i為x的一階間接鄰居節點(注意，不包括j)；又比如，路徑P={s1，1，2，...，i，j，...d1}未流經節點x，而是流經了節點x的鄰居節點j，則s1，1，2，...，i為節點x的二階間接鄰居節點。以下將統稱一階間接鄰居節點和二階間接鄰居節點為“間接鄰居節點”，除明確指出外，將同等對待。