[發(fā)明專利]一種節(jié)點(diǎn)編碼感知的機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議設(shè)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)日: 2017-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN106911433A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚玉坤;王宇;李小勇;王中永
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L1/00
• 分類號(hào): H04L1/00;H04L12/721
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種節(jié)點(diǎn)編碼感知的機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議設(shè)計(jì)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)包要發(fā)送時(shí)，利用基于偵聽概率的附加ID信息添加機(jī)制首先將該發(fā)送節(jié)點(diǎn)的ID和符合要求的鄰居節(jié)點(diǎn)ID添加在即將發(fā)送的數(shù)據(jù)包的頭部，用于編碼機(jī)會(huì)的判斷；

S2：為步驟S1中得到的帶有附加ID信息的數(shù)據(jù)包確定下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)集，集合內(nèi)的節(jié)點(diǎn)是為該數(shù)據(jù)包預(yù)先選取的多個(gè)潛在下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；

S3：將帶有附加ID信息的數(shù)據(jù)包組播到轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)集，集合內(nèi)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到此數(shù)據(jù)包后根據(jù)數(shù)據(jù)包頭部附加的ID信息進(jìn)行編碼機(jī)會(huì)判斷，計(jì)算各自的編碼機(jī)會(huì)次數(shù)count。

S4：在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)集內(nèi)選擇出最佳節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)包編碼發(fā)送，集合內(nèi)的其他節(jié)點(diǎn)偵聽到該數(shù)據(jù)包被成功發(fā)送后，則將該數(shù)據(jù)包從發(fā)送隊(duì)列中刪除。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)點(diǎn)編碼感知的機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議設(shè)計(jì)方法，其特征在于：定義偵聽概率P(s,n_i)，表示當(dāng)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，發(fā)送節(jié)點(diǎn)的一跳鄰居節(jié)點(diǎn)n_i能成功偵聽并緩存該數(shù)據(jù)包的概率，表達(dá)式為：

P(s,n_i)＝1-P_f(s,n_i) (1)

其中，n_i表示發(fā)送節(jié)點(diǎn)的第i個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)，P_f(s,n_i)表示發(fā)送節(jié)點(diǎn)到其鄰居節(jié)點(diǎn)n_i的鏈路正向丟包率。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)點(diǎn)編碼感知的機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述步驟S1中基于偵聽概率的附加ID信息添加機(jī)制的具體方法為：當(dāng)無線多跳網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)包需要發(fā)送時(shí)，首先計(jì)算該節(jié)點(diǎn)與其一跳鄰居節(jié)點(diǎn)n_i之間的偵聽概率P(s,n_i)，然后，依次判斷各鄰居節(jié)點(diǎn)的偵聽概率P(s,n_i)與閾值P_th的大小，如果某一鄰居節(jié)點(diǎn)滿足P(s,n_i)>P_th，則將此鄰居節(jié)點(diǎn)的ID添加到待發(fā)送數(shù)據(jù)包頭部，若P(s,n_i)≤P_th，則不將此節(jié)點(diǎn)ID進(jìn)行添加。當(dāng)P(s,n_i)大于閾值P_th時(shí)，說明該鏈路狀態(tài)良好，當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送該數(shù)據(jù)后，ID在數(shù)據(jù)包頭部的鄰居節(jié)點(diǎn)能以較高的概率偵聽并緩存該數(shù)據(jù)包的備份。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)點(diǎn)編碼感知的機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述步驟S2中利用機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)的思想，為步驟S1中添加的ID信息的數(shù)據(jù)包確定下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)集，集合內(nèi)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)是該數(shù)據(jù)包潛在的下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。其中，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)集內(nèi)的節(jié)點(diǎn)是該發(fā)送節(jié)點(diǎn)的下一跳鄰居節(jié)點(diǎn)，且集合內(nèi)的各節(jié)點(diǎn)能相互偵聽。另外，為了避免數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)遠(yuǎn)離目的節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)必須距離目的節(jié)點(diǎn)更近，即轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)集內(nèi)節(jié)點(diǎn)的ETX度量值要小于發(fā)送節(jié)點(diǎn)的ETX度量值。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)點(diǎn)編碼感知的機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述步驟S3中，依據(jù)數(shù)據(jù)包頭部添加的ID信息進(jìn)行編碼機(jī)會(huì)判斷的方法是：首先，當(dāng)多個(gè)數(shù)據(jù)包在一起編碼時(shí)，需要知道目的節(jié)點(diǎn)是否已經(jīng)緩存了能夠用于解碼的數(shù)據(jù)包，即保證編碼包在目的節(jié)點(diǎn)能成功解碼。本方法利用數(shù)據(jù)包附加的ID信息可得知節(jié)點(diǎn)是否已經(jīng)緩存了能用于解碼的該數(shù)據(jù)包備份，為編碼機(jī)會(huì)的判斷提供依據(jù)，假設(shè)中間節(jié)點(diǎn)收到來自不同數(shù)據(jù)流的兩個(gè)數(shù)據(jù)包p、q，若同時(shí)滿足式(2)和式(3)成立，則數(shù)據(jù)包p、q可進(jìn)行編碼發(fā)送：

Dest_p∈Set_q (2)

Dest_q∈Set_p (3)

其中，Dest_p、Dest_q分別表示數(shù)據(jù)包p、q的目的節(jié)點(diǎn)的ID，Set_p、Set_q分別表示數(shù)據(jù)包p、q附加信息的節(jié)點(diǎn)ID集合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)點(diǎn)編碼感知的機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述步驟S4中轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)集內(nèi)最佳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)選擇的思路是：由于每執(zhí)行一次網(wǎng)絡(luò)編碼可融合的數(shù)據(jù)分組數(shù)量越多，網(wǎng)絡(luò)中的吞吐量就越大，所以選擇count值最大的節(jié)點(diǎn)作為最佳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。具體選擇方法為：修改ACK數(shù)據(jù)包格式，添加count字段，將count值附加在ACK上。由于轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)集內(nèi)的各節(jié)點(diǎn)可相互偵聽，當(dāng)集合內(nèi)的節(jié)點(diǎn)向上一跳節(jié)點(diǎn)反饋ACK時(shí)，集合內(nèi)的其他節(jié)點(diǎn)可偵聽到此ACK，并得到此節(jié)點(diǎn)的編碼機(jī)會(huì)次數(shù)count。集合內(nèi)的節(jié)點(diǎn)通過與其他節(jié)點(diǎn)的count值比較，若本節(jié)點(diǎn)的count值最大，則為最佳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。若發(fā)現(xiàn)本節(jié)點(diǎn)的count值小于其他節(jié)點(diǎn)，則進(jìn)入等待狀態(tài)，當(dāng)偵聽到其他count值較大的節(jié)點(diǎn)發(fā)送此數(shù)據(jù)包后，將此數(shù)據(jù)包從節(jié)點(diǎn)的發(fā)送隊(duì)列中刪除。如果出現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)count值相同的情況，則比較節(jié)點(diǎn)內(nèi)ETX度量值，選擇ETX值較小的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。