一种无线网络中基于网络编码的机会路由选择方法技术

本发明专利技术涉及无线通信网络下的机会路由选择领域，具体涉及一种无线网络中基于网络编码的机会路由选择方法，所述方法包括源节点发送数据流，选择出候选转发集合；所述候选转发集合中的节点根据侦听到的下游节点的信息，得到编码机会和数据包长度；候选节点根据节点存储信息和该节点的候选转发集合中的信息来计算出路由度量；所述候选转发集合中的节点根据节点的路由度量来设置转发优先级，用以协调转发数据包。本发明专利技术在进行编码转发时，可以通过数据包长度的匹配和编码机会的寻找，进一步增加有效数据的传输，从而提升该网络吞吐量和传输稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种无线网络中基于网络编码的机会路由选择方法
本专利技术涉及网络编码下的机会路由选择
，具体涉及一种无线网络中基于网络编码的机会路由选择方法。
技术介绍
无线多跳网络是一种由带有无线收发设备的节点，以自组织的方式构建的无线通信系统。网络中每个节点功能与地位对等，没有中心化节点，也不需要任何网络基础设施，无线多跳网络可以在极端环境下快速部署网络，且网络具有组网灵活、部署快速、成本低廉、可扩展性强、抗毁性和健壮性强等优势。尽管无线网络易于组织，转移位置方便，但还存在一些限制性的特征，例如多径效应、信道冲突、信号衰落、网络环境不稳定等相关问题都会使得无线网络的性能大打折扣。Ahlswede等人在2000年首先提出网络编码(Networkcoding，NC)的概念，它改变了传统通信网络中信息的处理和传输方式，允许网络中间节点对接收到的信息进行编码处理后再转发。而在传统的网络中，其编码机会主要来源于多条数据流的交会获得，而这种方式是被动的。因此为了获得更多的编码机会，就需要重新设计路由选择规则，从而感知路由就应运而生。而感知路由根据其选择方式的不同又分为确定式路由和机会式路由。确定式路由在路由发现过程中通过交换路由表来寻找端到端的最优路径，而在多流的情况下就是通过不同流的综合考量而非单链路的最优链路改变其路由链路使其获得更多的相交机会也就是编码机会。而与之对应的就是机会式路由，在机会式路由协议中在发起数据传输前，无需事先建立从源节点到目的节点的确定路径。而是直接由源节点发送广播数据，接收到数据的所有下一跳节点根据已有信息选择其中能最优到达目的节点的节点继续转发数据，直到目的节点接收到数据。在网络环境不稳定的情况下，机会式路由通过主动探索编码机会能更加适应感知路由的要求。在现在大部分机会式感知路由中，以编码机会作为其转发优先级的评判标准，而对数据包的大小并没有做过多的考虑。而在数据包编码的过程中大小不一的数据包编码在一起是按照数据量大的数据包作为基准，然后把数据量小的数据包进行编码，而多余的数据量就是以填充0的方式进行编码。这种填充方式将会导致网络中存在大量的无效传输数据，使得传输单位数据包的时间变长，带来了更多不必要的时延，同时这些无效传输数据还造成系统的整体吞吐量降低。
技术实现思路
基于现有技术存在的问题，为了减少无效传输数据，本专利技术在路由选择方式中提出新的转发优先级设定方法，通过综合编码数据包的大小和编码机会的所提供的编码收益大小来选择转发节点，从而通过增加有效传输数据来提升整体网络中的吞吐量。本专利技术提出了一种无线网络中基于网络编码的机会式路由选择方法。通过在机会式路由中转发优先级的设定中提出一种新的路由度量，而该度量根据预期传输次数和有效编码率计算得到，然后根据其优先级设置转发集合中节点的转发倒计时，从而达到协调转发的目的。而通过此方法可以提升网络中的有效数据的传输，从而提升网络吞吐量。本专利技术采用如下技术方案解决上述技术问题：一种无线网络中基于网络编码的机会路由选择方法，所述方法包括：S1、源节点发送数据流，根据通信距离和下游节点的预期传输次数选择出候选转发集合；S2、所述候选转发集合中的节点根据侦听到的下游节点的信息，得到编码机会和数据包长度，按照数据包长度计算出节点的有效编码率；S3、按照节点的预期传输次数和有效编码率计算得到路由度量，并按照所述路由度量为所述候选转发集合中的节点设置转发优先级；S4、按照所述转发优先级从高到低的顺序对数据包进行转发，若所述数据包有编码机会则进行异或编码后转发给下游节点，否则直接转发给下游节点，直至转发到目的节点，完成路由选择。本专利技术的有益效果：1.本专利技术考虑到无线网络中网络场景变化无常，固定性路由的最优路线容易变化，而重新建立最优路由花费较大，所以采取机会式路由将避免这一劣势。2.本专利技术基于网络编码的应用场景，通过转发集合中的路由选择来主动提升编码机会，从而减少数据包的预期传输次数。3.本专利技术考虑用于编码数据包大小不同导致有效传输数据不同，而当数据包大小越接近则表示有效传输数据越多，因此通过有效传输率来提升网络中的吞吐量。附图说明图1是本专利技术的一种无线网络中基于网络编码的机会式路由选择方法流程图；图2为本专利技术实施例的网络拓扑中的链路丢包率示例图；图3为本专利技术实施例的网络拓扑中的链路预期传输数ETX示例图；图4为本专利技术实施例的编码条件示例图；图5为本专利技术实施例中按照优先级进行数据包转发的流程图；图6为本专利技术优选实施例中的数据包转发的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术在机会式感知路由中，通过预期传输次数ETX来确定候选转发集合，源节点通过上述候选转发集合向下游节点发送数据包，上述候选转发集合中的节点利用缓存数据包提供编码机会，下游节点利用缓存数据包提供解码机会。而转发候选集的优先级则根据编码机会提供的增益和有效编码率综合计算得到的路由度量所提供。进而根据其候选转发集合中节点优先级设置转发倒计时来协调转发数据包。下游节点在接受到数据包之后根据其缓存的数据包对其进行解码，然后再进行下一跳的编码传输。在上述设计下，本专利技术包括如下假设条件：(1)节点可周期性获得链路的丢包率；(2)节点能时刻侦听到邻居节点的传输情况。对上述假设条件稍加调整，可以在实际的通信系统进行具体的应用。图1是本专利技术提出的一种无线网络中基于网络编码的机会路由选择方法流程图，如图1所示，所述路由选择方法包括以下步骤：S1、源节点发送数据流，根据通信距离和下游节点的预期传输次数选择出候选转发集合；源节点发送数据流时，先将其通信半径内的节点加入到一个预期转发的集合中作为其可转发集合。然后计算该可转发集合中的每一个节点到目的节点的预期传输次数ETX，如果该节点的预期传输次数小于源节点的预期传输次数则将该节点加入到候选转发集合中，当遍历完整个可转发集合之后就得到了源节点的候选转发集合。其中，预期传输次数的具体计算方式包括：源节点发送数据流时，向候选转发集合中节点周期性地相互ping并估计出每条链路的发送概率，然后计算每个节点向目的节点发送数据包的预期传输次数。具体的，图2给出了本专利技术实施例的网络拓扑中的链路丢包率示例图；如图2所示，源节点A到节点B的发送概率为0.9，节点B到节点C的发送概率为0.9，节点C到目的节点E的发送概率为0.85，源节点A向节点D发送概率为0.7，节点D到目的节点E的发送概率为0.7，源节点A向目的节点的发送概率为0.1，节点D向节点C的发送概率为0.3。通过预期传输计算可以得到节点D向目的节点E的预期传输次数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线网络中基于网络编码的机会路由选择方法，其特征在于，所述方法包括：/nS1、源节点发送数据流，根据通信距离和下游节点的预期传输次数选择出候选转发集合；/nS2、所述候选转发集合中的节点根据侦听到的下游节点的信息，得到编码机会和数据包长度；从而计算出节点的有效编码率；/nS3、按照节点的预期传输次数和有效编码率计算得到路由度量，并按照所述路由度量为所述候选转发集合中的节点设置转发优先级；/nS4、按照所述转发优先级从高到低的顺序对数据包进行转发，若所述数据包有编码机会则进行异或编码后转发给下游节点，否则直接转发给下游节点，直至转发到目的节点，完成路由选择。/n

【技术特征摘要】
1.一种无线网络中基于网络编码的机会路由选择方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、源节点发送数据流，根据通信距离和下游节点的预期传输次数选择出候选转发集合；
S2、所述候选转发集合中的节点根据侦听到的下游节点的信息，得到编码机会和数据包长度；从而计算出节点的有效编码率；
S3、按照节点的预期传输次数和有效编码率计算得到路由度量，并按照所述路由度量为所述候选转发集合中的节点设置转发优先级；
S4、按照所述转发优先级从高到低的顺序对数据包进行转发，若所述数据包有编码机会则进行异或编码后转发给下游节点，否则直接转发给下游节点，直至转发到目的节点，完成路由选择。


2.根据权利要求1所述的一种无线网络中基于网络编码的机会路由选择方法，其特征在于，所述选择出候选转发集合包括按照源节点的通信半径选择出比源节点更接近于目的节点的各个节点，对各个节点的预期传输跳次分别进行量化，若量化后的节点预期传输跳次小于源节点的预期传输跳次，则将小于源节点的预期传输跳次的节点集合作为最终的候选转发集合。


3.根据权利要求1或2所述的一种无线网络中基于网络编码的机会路由选择方法，其特征在于，所述预期传输跳次表示当前源节点到目的节点预估需要的跳数，按照当前链路的丢包率和节点数量计算出需要传输的数量。


4.根据权利要求1所述的一种无线网络中基于网络编码的机会路由选择方法，其特征在于，所述按照节点的预期传输次数和有效编码率计算得到路由度量的计算公式表示为：
RM＝|ETX(I,d)-ETX(u,d)|+a*R
其中，ETX(I,d)表示数据包从源节点到目标节点的预期传输次数的期望；ETX(u,d)表示数据包从转发节点到目的节点的预期传输次数的期望；R表示转发节点编码转发所获得的综合收益；a表示编码机会属性的表征因子，a＝1表示有编码机会，a＝0表示没有编码机会。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王练，殷豪，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50