[發明專利]基于緩存管理的高效編碼感知路由方法

在審

• 申請號: 201410775688.0
• 申請日: 2014-12-15
• 公開（公告）號: CN104486040A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 肖嵩;蘆存博;孫志剛;扈鵬;杜建超;權磊
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學;中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L12/863
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱衛星

技術領域

本發明屬于無線網絡領域，涉及一種無線網絡中的路由方法，可用于各種速率場景下的無線骨干網絡。

背景技術

網絡編碼是一種融合了編碼和路由的信息交換技術，它通過在網絡的中間節點對接收到的信息進行處理并轉發給下游節點，改變了傳統路由中節點只對接收到的數據進行存儲轉發操作的工作方式。研究表明，網絡編碼技術可以使網絡傳輸達到傳輸上限，在很大程度上提高了網絡的吞吐量。

所謂編碼感知，是將“路由發現”和“編碼機會發現”兩過程統一，即在路由發現的過程中發現編碼機會。現有的以分布式編碼感知路由DCAR機制為代表的編碼感知路由協議都集中在考慮網絡編碼的度量設計上，在數據包編碼時沒有考慮編碼節點的緩存狀態，即采用基于機會的網絡編碼方法COPE，不會推遲數據包的轉發來等待未來的編碼機會。然而由于編碼節點相應數據流的異步和隨機的到達，這種做法會損失掉一些潛在的編碼機會。特別是在低負載情況下，網絡無擁塞，編碼節點的輸出隊列中沒有緩存的數據包，從而沒有編碼機會，此時等效為傳統的存儲轉發方式。

現有的絕大多數編碼感知路由，都假定參與編碼的數據流具有同樣的數據速率，而實際網絡中通常存在各種流速的數據流。在速率不匹配的情況下，編碼感知路由會面臨很多問題。然而現有的考慮多速率的編碼感知路由，例如速率自適應的編碼感知多徑路由RCR，以編碼感知路徑傳輸時間CPTT為度量的路由協議在數據包編碼時也沒有考慮編碼節點的緩存狀態。

現有的編碼節點緩存管理機制有兩種控制方式：基于等待時延的策略和基于隊列長度的策略。

在基于等待時延的策略中，如果一個數據包的等待時間大于一個閾值，這個數據包將被無編碼的轉發。在這種方式下時延可以被精確控制，但是必須為每一個數據包維持一個時鐘，實施起來復雜度比較大。

在基于隊列長度的策略中，如果緩存的隊列長度超過一個閾值，數據包將被無編碼的轉發。這種方法實施起來比較簡單，但等待時延可能較大，對網絡的吞吐量造成負面的影響，降低網絡的吞吐量。

因此，如何結合編碼感知路由算法和緩存管理算法，充分發揮其優勢來實施一種簡單、有效的路由方法以進一步提升各種速率場景下的無線網絡的吞吐量，是一個值得研究的問題。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種基于緩存管理的高效編碼感知路由方法，以有效提高各種速率場景下的網絡吞吐量且在有效地考慮編碼節點的緩存狀態下，降低實施復雜度。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案，包括如下步驟：

(1)在網絡中進行編碼感知路由發現,根據編碼條件尋找進行流間網絡編碼的節點和路徑；

(2)對經過路由發現后在路徑上尋找出的編碼節點用基于隊列長度策略的緩存管理方式進行如下網絡訓練，實現最優閾值的選取：

2a)設定基于隊列長度策略的每一個閾值i的網絡吞吐量為：

biti=1,2...L-1]]>

其中，t為采樣間隔，b_i為編碼節點對應閾值i在間隔t內傳輸的比特數，L為編碼節點的編碼隊列長度；

2b)將閾值i初始化為1，源節點發送數據包，編碼節點對來自不同數據流的數據包進行有效的傳輸或等待，在數據傳輸穩定時，記錄一個固定的采樣間隔t內傳輸的比特數b₁，同時使閾值i加1，記錄下一個間隔t內傳輸的比特數b₂，以同樣的方式編碼節點得到對應閾值i在間隔t內傳輸的比特數b₁,b₂...b_L-1；

2c)從上述得到的比特數b₁,b₂...b_L-1中找出數值最大的元素的下標，作為最優的閾值；

(3)根據編碼節點的最優閾值選擇網絡數據傳輸方案，即中間節點根據編碼機會、緩存狀態和給定的最優閾值對接收到的數據包進行編碼轉發或直接轉發或等待。