[發明專利]一種無線Ad-hoc網絡的網絡編碼方法

在審

• 申請號: 201410682277.7
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN104506274A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 金志剛;王炳鑒
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04W28/08;H04W28/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，涉及一種Ad-hoc網絡的網絡編碼方法。

背景技術

隨著智能手機，平板電腦等電子產品的普及，無線移動通信技術凸顯出其廣闊的市場前景和發展潛力，而如何優化無線網絡結構并提高頻帶利用率更是此類技術中的一個重點，網絡編碼技術就是針對這方面的問題提出的一種新思想。

在進行網絡編碼的網絡中，各個轉發節點不僅要對數據包進行轉發，還要在滿足條件的情況下首先對其進行編碼。研究表明，網絡編碼技術可以提高網絡吞吐量，減少傳輸次數，降低平均傳輸時延，增強網絡的魯棒性。但目前網絡編碼的研究仍主要停留在理論階段，實際應用尚不普及，且最初提出時網絡編碼只能應用在有線網絡的多播傳輸模式下，直到2005年，能應用在無線網絡中的網絡編碼才被提出并得到首次應用。而網絡編碼中的一個關鍵問題就是如何制造更多的編碼機會以更好地提升網絡吞吐量。

Ad-hoc網絡使用的標準都提供了多個信道，然而傳統網絡中為保證鄰節點間通信的可靠性，多采用單信道單接口，極大的浪費了頻譜資源。由此可見，設計一個適用于多信道環境的通信協議非常重要。相應的，如果在每個節點安裝與信道一對一的接口，在信道非常多的情況下，安裝成本和芯片集成難度都會大幅度提高，因此，在接口數小于信道數情況下，重新設計網絡編碼規則，改進傳輸協議，使得接口可以根據情況在信道間自由切換也顯得十分必要。

發明內容

本發明針對當前技術的上述不足，提出一種可以提高網絡編碼機會，并能應用在多信道多接口環境下的Ad-hoc網絡的網絡編碼方法。為達到上述目的，本發明采用了如下方法：

一種無線Ad-hoc網絡的網絡編碼方法，應用于多信道多接口的環境下，包括下面的步驟：

1)初始化階段，網絡中各節點隨機選擇固定接口和可切換接口的工作信道；

2)源節點向目的節點發送RREQ包，包中攜帶包含自己及其一跳鄰居節點的固定接口的工作信道信息的鄰居固定信道表，發送過程中，RREQ包每經過一個節點，該節點就用自己及一跳鄰居節點的鄰居固定信道表對包中原鄰居固定信道表進行替換，然后再發往下一跳節點；

3)路徑上的每個節點根據RREQ包中攜帶的信息更新自身鄰居固定信道表和固定信道使用率表，同時，各個節點的一跳鄰居節點通過監聽獲取RREQ包并更新自身鄰居固定信道表和固定信道使用率表；

4)目的節點收到RREQ包后向源節點回應RREP包，包中攜帶包含自己及其一跳鄰居節點的固定接口的工作信道信息的鄰居固定信道表，發送過程中，RREP包每經過一個節點，該節點就用自己及一跳鄰居節點的鄰居固定信道表對包中原鄰居固定信道表進行替換，然后再發往下一跳節點；

5)路徑上的每個節點根據RREP包中攜帶的信息更新自身鄰居固定信道表和固定信道使用率表，同時，各個節點的一跳鄰居節點通過監聽獲取RREP包并更新自身鄰居固定信道使用表和固定信道?使用率表；

6)當路徑上的某節點使用的固定信道為使用率最高的固定信道時，該節點以一定的概率將其固定接口切換到使用率最低的固定信道上；

7)切換固定信道的節點向一跳鄰居節點發送HELLO包，包中攜帶切換后自己的固定信道信息；

8)源節點根據鄰居固定信道表選擇工作在下一跳節點的固定信道上的可切換接口發送數據包，若沒有可切換接口工作在此信道上，則令某一可切換接口切換到此信道上，然后發送數據包；

9)在發送數據包的過程中，每個路徑上的節點，按照編碼規則判斷自身是否為存在編碼機會的節點，如果判斷自身是存在編碼機會的節點，則對發送過來的若干數據包進行編碼，編碼后將編碼包發送至參與編碼的其中一個數據包的下一跳節點，其他參與編碼的數據包的下一跳節點通過機會監聽獲取編碼包；如果判斷自身是不存在編碼機會的節點，則將數據包單獨發送至下一跳節點處，同時，該節點的所有一跳鄰居節點通過機會監聽獲取此數據包，若緩存隊列中已經存在此數據包則將其丟棄，否則存儲進緩存隊列；所述編碼規則為：①參與編碼的包為數據包；②參與編碼的數據包的下一跳節點各不相同；③所有參與編碼的數據包的下一跳節點都能夠通過機會監聽的方式獲取除以本節點為下一跳節點的數據包以外的所有參與編碼的數據包，即某一數據包的下一跳節點與其余參與編碼的數據包的上一跳節點都相鄰；④編碼節點只能作為中轉節點，不能是任何參與編碼的數據包的源節點；⑤對于第一個加入編碼集合的數據包只需考慮規則①。

與傳統技術相比，本方法具有以下幾項明顯的優點：