[發明專利]一種節點編碼感知的機會轉發路由協議設計方法

在審

• 申請號: 201710289247.3
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN106911433A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 姚玉坤;王宇;李小勇;王中永
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L12/721
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，涉及一種節點編碼感知的機會轉發路由協議設計方法。

背景技術

在2000年，R.Ahlswede等人首次提出了網絡編碼的理論。網絡編碼是一種新型數據傳輸方式，打破了在傳統路由中節點只能對數據進行存儲轉發的限制，允許中間節點對數據進行編碼后轉發，增加了單次轉發的信息量。相比于傳統的傳輸方式可以減少信息的傳輸次數，提高網絡吞吐量，實現理論上的最大傳輸容量。

隨著對無線網絡中網絡編碼路由協議研究的不斷深入，發現現有的路由協議中編碼機會得不到充分的利用，并沒有讓網絡編碼的性能得到最大限度的發揮。編碼感知是指在路由建立過程中把網絡中的編碼機會考慮進去，通過主動探索、創造并利用網絡中潛在的編碼機會，使網絡的吞吐量得到進一步的提高。

在無線通信網絡中，由于無線節點的移動性以及無線信道的時變特性，導致網絡中鏈路質量的不穩定，按照之前特定的路由度量確定的從源節點到目的節點的固定路由很容易發生失效。機會轉發是指在數據包轉發過程中并不是按照一條固定的路徑傳輸，而是為該數據包選取多個節點作為潛在的下一跳轉發節點，由這些節點組成轉發節點集。根據轉發節點集合內各節點的度量值(Metric)來確定它們優先級，選擇優先級最高的那個節點再次轉發數據包給另外的節點集，如此重復直到目的節點成功接收此數據包。

為充分利用無線網絡的資源，在數據轉發過程中，將編碼感知與機會轉發策略相結合已成為現在研究的重點。在轉發節點集內選擇最佳轉發節點時，根據轉發節點集內各個節點的編碼機會數量的大小，動態地選擇具有編碼機會較多的節點進行數據包編碼轉發，這樣可以減少中間節點的轉發次數，提高網絡吞吐量。

現有的相關研究雖然能夠發現網絡中潛在的編碼機會，使網絡吞吐量得到提高，但也存在著一些問題。當節點在判斷編碼機會時，沒有考慮實際的無線網絡鏈路存在不穩定性，可能造成編碼機會的誤判，使到達的編碼包不能成功解碼，導致網絡資源的嚴重浪費，網絡吞吐量也會隨之下降；另外，在轉發節點集內選擇最佳轉發節點時，轉發節點集內的各個節點需要周期性的轉發各自擁有的數據包信息和偵聽緩存的數據包信息來計算其他節點的編碼機會，此過程會造成節點較大的網絡開銷和處理時延。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有的不足，提供一種節點編碼感知的機會轉發路由協議設計方法，該方法在判斷編碼機會時考慮了無線鏈路的質量，有效的提高了編碼包在目的節點的解碼成功率，以及在轉發節點集內選擇最優編碼節點時，降低了網絡開銷和端到端時延。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種節點編碼感知的機會轉發路由協議設計方法，包括以下步驟：

S1：當網絡中的節點有數據包要發送時，利用基于偵聽概率的附加ID信息添加機制首先將該發送節點的ID和符合要求的鄰居節點ID添加在即將發送的數據包的頭部，用于編碼機會的判斷；

S2：為步驟S1中得到的帶有附加ID信息的數據包確定下一跳轉發節點集，集合內的節點是為該數據包預先選取的多個潛在下一跳轉發節點；

S3：將帶有附加ID信息的數據包組播到轉發節點集，集合內的各個節點接收到此數據包后根據數據包頭部附加的ID信息進行編碼機會判斷，計算各自的編碼機會次數count。

S4：在轉發節點集內選擇出最佳節點將數據包編碼發送，集合內的其他節點偵聽到該數據包被成功發送后，則將該數據包從發送隊列中刪除。

進一步，在步驟S1中，所述的基于偵聽概率的附加ID信息添加機制具體方法為：

首先，依次計算發送節點S與其各個一跳鄰居節點n_i的偵聽概率P(s,n_i)：

P(s,n_i)＝1-P_f(s,n_i) (1)

其中，P(s,n_i)表示鄰居節點n_i成功偵聽到節點S發送數據包的概率，n_i表示發送節點S的第i個鄰居節點，P_f(s,n_i)表示節點S到其鄰居節點n_i的鏈路正向丟包率；