[发明专利]一种基于随机线性网络编码的多用户数据传输方法

说明书

本发明公开了一种基于随机线性网络编码的多用户数据传输方法。该方法将网络编码技术用在存储服务器上：服务器先根据所有用户的下载请求，计算出所要需要传输的文件集合；然后利用随机线性网络编码的方法，将这些文件进行编码，随后将编码过的数据发送给用户；当用户收到足够数量的数据包之后，可解码出所有参与编码的原始文件，并从中选取自己感兴趣的文件，丢弃其他的文件；最后，存储服务器通过用户的反馈信息来获知用户是否已成功解码；当收到所有用户的确认信息，则传输结束。本发明的多用户数据传输方法可提高整体的传输效率，增加网络的吞吐量。

技术领域

本发明属于无线网络通信技术领域，尤其涉及一种基于随机线性网络编码的多用户数据传输方法。

背景技术

随着社会经济和科学技术的发展，信息化建设的不断推进与深入，无线网络与无线通信数据传输在各个领域的应用越来越广。其中，多播是无线网络中最常用的数据传输方式之一。在无线多播中，由于无线信道极易受到干扰及衰减、衰弱等影响，无线信道有时呈现出较高的信道误码率或丢包率，致使无线链路质量较差，数据包传输容易受损，进而严重影响了传输效率。针对该问题，传统的解决方法之一是采用重传技术，例如自动请求重传(Automatic Repeat Request,ARQ)策略：当某个数据包未被所有用户成功接收时，源节点会不断重传该数据包，直到所有接收节点都成功接收到该数据包为止。因此，重传技术的传输效率其实不高。

网络编码是另外一种提高无线多播效率的技术。发送端首先利用网络编码技术将原始数据包进行编码，生成编码后的数据包，然后发送给用户。对于用户来说，只来接收到足够数量的线性独立的编码后的数据包，就可以成功解码出所有的原始数据包。因此，不存在严重影响多播效率的数据包重传问题。

本发明将网络编码应用于单跳无线网络，主要用来提高数据包的传输效率。有一组移动用户，想要从一个中心存储服务器上下载自己感兴趣的一个或多个文件；不同用户想要下载的文件可能存在重复，例如某些热门资源会被多个用户下载。针对上述特点，本发明将网络编码技术用在存储服务器上：服务器先根据所有用户的下载请求，计算出所要需要传输的文件集合；然后利用随机线性网络编码的方法，将这些文件进行编码，随后将编码过的数据发送给用户；当用户收到足够数量的数据包之后，可解码出所有参与编码的原始文件，并从中选取自己感兴趣的文件，丢弃其他的文件；最后，存储服务器通过用户的反馈信息来获知用户是否已成功解码；当收到所有用户的确认信息，则传输结束。

发明内容

本发明针对无线网络中的文件传输，提供一种基于随机线性网络编码的多用户数据传输方法。

本发明的技术方案为：

一种基于随机线性网络编码的数据传输方法，包括以下处理步骤：

假设存储服务器有m个数据包，记为X_i,X₂,K,X_m；有n个用户，每个用户都要从存储服务器上下载自己想要的一个或者多个数据包；记第i个用户所要下载的数据包集合为A_i，我们有记第i个用户收到的线性独立的数据包的个数为c_i,其初始值设为0，即

(1)传输准备阶段：

各个用户与存储服务器之间建立连接，并向存储服务器发起数据包传输请求，告知存储服务器自己所要下载的数据包集合A_i,i∈{1,K,n}；服务器收到所有用户发起的下载请求后，计算出所需要传输的所有数据包的集合，记为B，因此我们有B＝A₁UA₂UKUA_n。

(2)传输阶段：

在传输阶段的每个时隙里，存储服务器和用户按照如下步骤进行数据包的传输与接收：