[发明专利]一种节点编码感知的机会转发路由协议设计方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种节点编码感知的机会转发路由协议设计方法。

背景技术

在2000年，R.Ahlswede等人首次提出了网络编码的理论。网络编码是一种新型数据传输方式，打破了在传统路由中节点只能对数据进行存储转发的限制，允许中间节点对数据进行编码后转发，增加了单次转发的信息量。相比于传统的传输方式可以减少信息的传输次数，提高网络吞吐量，实现理论上的最大传输容量。

随着对无线网络中网络编码路由协议研究的不断深入，发现现有的路由协议中编码机会得不到充分的利用，并没有让网络编码的性能得到最大限度的发挥。编码感知是指在路由建立过程中把网络中的编码机会考虑进去，通过主动探索、创造并利用网络中潜在的编码机会，使网络的吞吐量得到进一步的提高。

在无线通信网络中，由于无线节点的移动性以及无线信道的时变特性，导致网络中链路质量的不稳定，按照之前特定的路由度量确定的从源节点到目的节点的固定路由很容易发生失效。机会转发是指在数据包转发过程中并不是按照一条固定的路径传输，而是为该数据包选取多个节点作为潜在的下一跳转发节点，由这些节点组成转发节点集。根据转发节点集合内各节点的度量值(Metric)来确定它们优先级，选择优先级最高的那个节点再次转发数据包给另外的节点集，如此重复直到目的节点成功接收此数据包。

为充分利用无线网络的资源，在数据转发过程中，将编码感知与机会转发策略相结合已成为现在研究的重点。在转发节点集内选择最佳转发节点时，根据转发节点集内各个节点的编码机会数量的大小，动态地选择具有编码机会较多的节点进行数据包编码转发，这样可以减少中间节点的转发次数，提高网络吞吐量。

现有的相关研究虽然能够发现网络中潜在的编码机会，使网络吞吐量得到提高，但也存在着一些问题。当节点在判断编码机会时，没有考虑实际的无线网络链路存在不稳定性，可能造成编码机会的误判，使到达的编码包不能成功解码，导致网络资源的严重浪费，网络吞吐量也会随之下降；另外，在转发节点集内选择最佳转发节点时，转发节点集内的各个节点需要周期性的转发各自拥有的数据包信息和侦听缓存的数据包信息来计算其他节点的编码机会，此过程会造成节点较大的网络开销和处理时延。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有的不足，提供一种节点编码感知的机会转发路由协议设计方法，该方法在判断编码机会时考虑了无线链路的质量，有效的提高了编码包在目的节点的解码成功率，以及在转发节点集内选择最优编码节点时，降低了网络开销和端到端时延。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种节点编码感知的机会转发路由协议设计方法，包括以下步骤：

S1：当网络中的节点有数据包要发送时，利用基于侦听概率的附加ID信息添加机制首先将该发送节点的ID和符合要求的邻居节点ID添加在即将发送的数据包的头部，用于编码机会的判断；

S2：为步骤S1中得到的带有附加ID信息的数据包确定下一跳转发节点集，集合内的节点是为该数据包预先选取的多个潜在下一跳转发节点；

S3：将带有附加ID信息的数据包组播到转发节点集，集合内的各个节点接收到此数据包后根据数据包头部附加的ID信息进行编码机会判断，计算各自的编码机会次数count。

S4：在转发节点集内选择出最佳节点将数据包编码发送，集合内的其他节点侦听到该数据包被成功发送后，则将该数据包从发送队列中删除。

进一步，在步骤S1中，所述的基于侦听概率的附加ID信息添加机制具体方法为：

首先，依次计算发送节点S与其各个一跳邻居节点n_i的侦听概率P(s,n_i)：

P(s,n_i)＝1-P_f(s,n_i) (1)

其中，P(s,n_i)表示邻居节点n_i成功侦听到节点S发送数据包的概率，n_i表示发送节点S的第i个邻居节点，P_f(s,n_i)表示节点S到其邻居节点n_i的链路正向丢包率；