一种基于网络编码的无线网络中多速率数据分发方法技术

本发明专利技术涉及一种基于网络编码的无线网络中多速率数据分发方法，采用对偶编码图的方式，综合考虑链路间相关性、数据包生存期和期望传输时间等构建编码图，使算法能够应用于相关性网络环境中；采用贪心算法将求解问题从NP‑hard问题降低到线性级别；在每一轮分发之前，剔除肯定超时的顶点和延迟敏感性较低的顶点，让能够满足时延要求且延迟敏感性较高的顶点有较高的发送机会；并且应用数学方法描述构建对偶编码图，并得出最优算法的复杂度为NP‑hard问题；由此，提出链路相关性感知的多速率对偶编码算法(LMPC)，通过权衡传输延迟与数据包生命时长来确定编码策略和传输速率，在满足延迟约束的基础上，有效提高了数据包接收数量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于网络编码的无线网络中多速率数据分发方法，属于计算机通信网络

技术介绍
随着无线网络技术不断发展，无线网络应用范围越来越广。而许多无线数据分发应用具有时效性，包括移动电视、视频通话、视频点播在内的网络流媒体服务已经成为主要的、最受欢迎的网络应用。而业务需求的快速增长导致多媒体通信流量激增，这对作为其重要内容载体的无线网络带来了诸多技术挑战。一个自然的步骤是探索新的数据通信机制以无线节点的高通信压力，并在此基础上为业务提供QoS保证(包括实时性和可靠性两个方面)。研究表明，基于无线网络编码的广播/多播协作数据交换机制是提高数据通信性能有效途径。网络编码的运用使得整体传输效率得以提高。源节点不需要完全通过一对一方式发送数据包，而是以广播/多播形式发送编码数据，接收节点根据接收(监听)到的编码数据以及已拥有的数据包恢复出所需的数据包。目前相关研究主要集中在吞吐量优化、传输代价最小化、数据生存期感知的广播调度等方面。这些工作均是面向单一速率的无线网络环境，在很大程度上限制了数据交换性能的提升。此外，由于受到交叉网络干扰(Cross-Network Interference)以及遮蔽效应(Shadowing Effects)的影响，无线链路之间数据接收存在高度的相关性。一般来说，如果一对链路间的数据接收呈现正相关性，则有助于源节点向该链路对分发数据；反之如果呈现反相关性，则源节点需要通过重传来提高可靠性，可见链路相关性对网络性能有着重大影响。针对这些问题，已经有很多科研人员对无线链路相关性环境下的数据传输机制进行了初步研究，在一定程度上缓解了相关性对数据传输性能的负面影响。然而，现有研究工作在计算期望传输次数等关键性能指标时，大多仅仅假设链路接收独立，导致编码决策时计算出现误差，进而降低传输性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种通过权衡传输延迟与数据包生命时长来确定编码策略和传输速率，在满足延迟约束的基础上，能够有效提高数据包接收数量的基于网络编码的无线网络中多速率数据分发方法。本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术设计了一种基于网络编码的
无线网络中多速率数据分发方法，源节点通过广播发送方式针对各个目的节点实现各个数据包的分发，其中，各个数据包的大小相同；所述多速率数据分发方法包括如下步骤：步骤001.分别针对各个目的节点，根据目的节点所需的各个数据包，分别生成对应该目的节点的各个发送关系顶点Vi,j，其中，该目的节点的一个数据包对应一个该目的节点的发送关系顶点；进而获得分别对应各个目的节点各个所需数据包的发送关系顶点Vi,j，然后进入步骤002；其中，i＝{1、…、I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于网络编码的无线网络中多速率数据分发方法，源节点通过广播发送方式针对各个目的节点实现各个数据包的分发，其中，各个数据包的大小相同；其特征在于，包括如下步骤：步骤001.分别针对各个目的节点，根据目的节点所需的各个数据包，分别生成对应该目的节点的各个发送关系顶点Vi,j，其中，该目的节点的一个数据包对应一个该目的节点的发送关系顶点；进而获得分别对应各个目的节点各个所需数据包的发送关系顶点Vi,j，然后进入步骤002；其中，i＝{1、…、I}，j＝{1、…、J}，I表示目的节点的个数，J表示数据包的种类数，Vi,j表示第i个目的节点需要第j个数据包；步骤002.针对所有发送关系顶点Vi,j，根据各个目的节点针对所需数据包的生命时长，获得所有发送关系顶点Vi,j中，源节点同时实现两个发送关系顶点所对应数据包发送的各个顶点组合，并结合其余源节点单独实现发送关系顶点所对应数据包发送的各个发送关系顶点，构成编码图，其中，各顶点组合中两个发送关系顶点分别所对应的目的节点彼此互不相同，编码图中各个顶点组合中的两个发送关系顶点之间建立连线；然后进入步骤003；步骤003.分别针对编码图中的各个顶点组合，获得顶点组合中两个发送关系顶点分别所对应目的节点针对对应所需数据包的生命时长，选择其中最小的生命时长，作为该顶点组合的生命时长；进而获得编码图中各个顶点组合的生命时长；同时，分别针对编码图中各个单独的发送关系顶点，获得发送关系顶点所对应目的节点针对对应所需数据包的生命时长，作为该发送关系顶点的生命时长，进而获得编码图中各个单独的发送关系顶点的生命时长，然后进入步骤004；步骤004.将编码图中的各个顶点组合和各个单独的发送关系顶点分别作为编码图中的各个元素，然后针对编码图中各个元素的生命时长，选择其中最小生命时长，并判断该最小生命时长所对应元素的个数是否为1，是则将该最小生命时长所对应的元素，作为编码图中的待发送元素，然后进入步骤005；否则进入步骤006；步骤005.针对编码图中的待发送元素，若该待发送元素为顶点组合，则获得源节点针对该顶点组合中两个发送关系顶点分别所对应数据包实现同时发送的最短发送时长，作为该顶点组合的最短发送时长；若该待发送元素为单独的发送关系顶点，则获得源节点针对该单独的发送关系顶点所对应数据包实现发送的最短发送时长，作为该单独的发送关系顶点的最短发送时长；进而获得编码图中待发送元素的最短发送时长，然后进入步骤008；步骤006.判断该最小生命时长所对应的各个元素中，若存在顶点组合，则分别针对各个顶点组合，获得源节点针对顶点组合中两个发送关系顶点分别所对应数据包实现同时发送的最短发送时长，作为该顶点组合的最短发送时长；若存在单独的发送关系顶点，则分别针对各个单独的发送关系顶点，获得源节点针对单独的发送关系顶点所对应数据包实现发送的最短发送时长，作为该单独的发送关系顶点的最短发送时长；进而获得该最小生命时长所对应各个元素分别所对应的最短发送时长，然后进入步骤007；步骤007.针对编码图中该最小生命时长所对应各个元素分别所对应的最短发送时长，选择其中最小的最短发送时长，获得该最小的最短发送时长所对应编码图中的元素，作为编码图中的待发送元素，然后进入步骤008；步骤008.针对编码图中的待发送元素，若待发送元素为顶点组合，则根据预设数据打包算法，针对该顶点组合中两个发送关系顶点分别所对应数据包进行数据包打包，获得大小与原单个数据包大小相同的打包数据包，然后源节点采用该待发送元素的最短发送时长，针对该打包数据包进行广播发送，并在编码图中删除该顶点组合，进入步骤009；若待发送元素为单独的发送关系顶点，则源节点采用该待发送元素的最短发送时长，针对该单独的发送关系顶点所对应的数据包进行广播发送，并在编码图中删除该单独的发送关系顶点，进入步骤009；步骤009.针对编码图中待发送元素所对应的目的节点进行状态更新，并判断编码图是否为空，是则基于网络编码的无线网络中多速率数据分发方法结束；否则返回步骤003。...

【技术特征摘要】
1.一种基于网络编码的无线网络中多速率数据分发方法，源节点通过广播发送方式针对各个目的节点实现各个数据包的分发，其中，各个数据包的大小相同；其特征在于，包括如下步骤：步骤001.分别针对各个目的节点，根据目的节点所需的各个数...

【专利技术属性】
技术研发人员：白光伟，葛进峰，沈航，曹磊，张芃，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32