[發明專利]一種基于網絡編碼的TDMA無線網絡多路徑數據傳輸方法

有效

• 申請號: 202110039405.6
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112887203B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 孫秀志;葉峻;韓峰;韓陽;邵芳
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍31007部隊
• 主分類號: H04L12/707
• 分類號: H04L12/707;H04L1/00
• 代理公司: 北京豐浩知識產權代理事務所(普通合伙) 11781
• 代理人: 李學康

本發明公開了一種基于網絡編碼的TDMA無線網絡多路徑數據傳輸方法，屬于通信技術領域。所述方法包括源節點初始化時建立網絡編碼系數有限域，對預發送數據的m個初始數據包進行線性隨機網絡編碼，結合搜索路由獲得多路徑轉發的最優路徑和次優路徑的鄰居節點集與收到的ACK回復選擇下一跳中繼節點，每一中繼節點對收到的編碼數據包從網絡編碼系數有限域隨機選擇編碼系數對所述編碼數據包重新編碼并發送給下一中繼節點，直至目的節點收到大于等于m個系數向量線性無關的編碼數據包并從中恢復出初始信息向量。本發明通過多路徑路由策略與網絡編碼策略的結合，在提高網絡吞吐量，增強數據傳輸可靠性的同時，緩解多條路徑同時發送數據引起的網絡擁塞的問題。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，具體涉及一種基于網絡編碼的TDMA無線網絡多路徑數據傳輸方法。

背景技術

數據傳輸是無線網絡的基本功能，由于無線信道容易受周圍環境、傳輸距離、移動性等多方面影響，使得傳輸誤碼率高、鏈路狀態不穩定、拓撲結構動態變化，使得采用分布式、自組織方式靈活組網的無線多跳網絡與常規網絡有較大區別，數據的可靠傳輸能力受到嚴重限制。

傳統的無線網絡基于“存儲-轉發”采用逐跳重傳確認機制提高數據傳輸可靠性。在通信鏈路質量比較差的情況下，頻繁的重傳導致信道帶寬利用率低。

多路徑路由策略在網絡層面被廣泛應用以提高數據傳輸可靠性，但也會帶來多條路徑同時發送數據引起的網絡擁塞問題，而且現有的多路徑機制都在數據流出現之前預先計算并確定了傳輸路徑，沒有考慮到數據包傳輸過程中存在的網絡編碼機會。

發明內容

有鑒于此，本發明提供的一種基于網絡編碼的TDMA無線網絡多路徑數據傳輸方法，通過多路徑路由策略與網絡編碼策略的結合，在提高網絡吞吐量，增強數據傳輸可靠性的同時，緩解多條路徑同時發送數據引起的網絡擁塞的問題。

本發明提供了一種基于網絡編碼的TDMA無線網絡多路徑數據傳輸方法，該方法包括：

S1，源節點對預發送數據的m個初始數據包進行線性隨機網絡編碼，生成編碼數據包組，其中第k個編碼數據包為其中：e_ik為從網絡編碼系數有限域中隨機選擇的編碼系數，i為數據包序號，m為數據包個數；所述網絡編碼系數有限域在源節點初始化時建立；

S2，當前節點通過搜索路由獲得多路徑轉發的最優路徑和次優路徑的鄰居節點集；對所述鄰居節點集中包含的所有鄰居節點廣播發送所述編碼數據包并等待所述鄰居節點的ACK回復；

S3，根據所述鄰居節點的ACK回復確定下一跳中繼節點，所述下一跳中繼節點從所述網絡編碼系數有限域中隨機選擇編碼系數對所述編碼數據包重新編碼，更新所述編碼數據包；

S4，重復步驟S2和S3，直到目的節點收到大于等于m個系數向量線性無關的編碼數據包；通過所述網絡編碼系數有限域從所述目的節點收到的大于等于m個系數向量線性無關的編碼數據包中恢復出初始信息向量，獲得所述m個初始數據包。

作為本發明的進一步改進，所述當前節點發送所述編碼數據包的步驟包括：為每個出端口建立數據隊列，所述數據隊列用于存放所述預發送數據，為每個所述數據隊列建立定時器；所述數據隊列占滿或者所述定時器到期時，對所述數據隊列中的所述預發送數據進行所述線性隨機網絡編碼，生成所述編碼數據包，并將所述編碼數據包發送到所述下一跳中繼節點。

作為本發明的進一步改進，所述通過搜索路由獲得多路徑轉發的最優路徑和次優路徑的鄰居節點集的步驟包括：所述源節點首先根據報文目的IP地址搜索路由表，獲得多路徑的路由表項；根據所述路由表項判斷所述最優路徑和所述次優路徑的出端口及鄰居節點情況，若所述最優路徑和所述次優路徑的出端口一致，則所述預發送數據包進入同一所述出端口的數據隊列等待網絡編碼；若出端口不一致，則分別進入所述最優路徑的出端口與所述次優路徑的出端口等待所述線性隨機網絡編碼。