[发明专利]一种基于网络编码的TDMA无线网络多路径数据传输方法

说明书

本发明公开了一种基于网络编码的TDMA无线网络多路径数据传输方法，属于通信技术领域。所述方法包括源节点初始化时建立网络编码系数有限域，对预发送数据的m个初始数据包进行线性随机网络编码，结合搜索路由获得多路径转发的最优路径和次优路径的邻居节点集与收到的ACK回复选择下一跳中继节点，每一中继节点对收到的编码数据包从网络编码系数有限域随机选择编码系数对所述编码数据包重新编码并发送给下一中继节点，直至目的节点收到大于等于m个系数向量线性无关的编码数据包并从中恢复出初始信息向量。本发明通过多路径路由策略与网络编码策略的结合，在提高网络吞吐量，增强数据传输可靠性的同时，缓解多条路径同时发送数据引起的网络拥塞的问题。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于网络编码的TDMA无线网络多路径数据传输方法。

背景技术

数据传输是无线网络的基本功能，由于无线信道容易受周围环境、传输距离、移动性等多方面影响，使得传输误码率高、链路状态不稳定、拓扑结构动态变化，使得采用分布式、自组织方式灵活组网的无线多跳网络与常规网络有较大区别，数据的可靠传输能力受到严重限制。

传统的无线网络基于“存储-转发”采用逐跳重传确认机制提高数据传输可靠性。在通信链路质量比较差的情况下，频繁的重传导致信道带宽利用率低。

多路径路由策略在网络层面被广泛应用以提高数据传输可靠性，但也会带来多条路径同时发送数据引起的网络拥塞问题，而且现有的多路径机制都在数据流出现之前预先计算并确定了传输路径，没有考虑到数据包传输过程中存在的网络编码机会。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的一种基于网络编码的TDMA无线网络多路径数据传输方法，通过多路径路由策略与网络编码策略的结合，在提高网络吞吐量，增强数据传输可靠性的同时，缓解多条路径同时发送数据引起的网络拥塞的问题。

本发明提供了一种基于网络编码的TDMA无线网络多路径数据传输方法，该方法包括：

S1，源节点对预发送数据的m个初始数据包进行线性随机网络编码，生成编码数据包组，其中第k个编码数据包为其中：e_ik为从网络编码系数有限域中随机选择的编码系数，i为数据包序号，m为数据包个数；所述网络编码系数有限域在源节点初始化时建立；

S2，当前节点通过搜索路由获得多路径转发的最优路径和次优路径的邻居节点集；对所述邻居节点集中包含的所有邻居节点广播发送所述编码数据包并等待所述邻居节点的ACK回复；

S3，根据所述邻居节点的ACK回复确定下一跳中继节点，所述下一跳中继节点从所述网络编码系数有限域中随机选择编码系数对所述编码数据包重新编码，更新所述编码数据包；

S4，重复步骤S2和S3，直到目的节点收到大于等于m个系数向量线性无关的编码数据包；通过所述网络编码系数有限域从所述目的节点收到的大于等于m个系数向量线性无关的编码数据包中恢复出初始信息向量，获得所述m个初始数据包。

作为本发明的进一步改进，所述当前节点发送所述编码数据包的步骤包括：为每个出端口建立数据队列，所述数据队列用于存放所述预发送数据，为每个所述数据队列建立定时器；所述数据队列占满或者所述定时器到期时，对所述数据队列中的所述预发送数据进行所述线性随机网络编码，生成所述编码数据包，并将所述编码数据包发送到所述下一跳中继节点。

作为本发明的进一步改进，所述通过搜索路由获得多路径转发的最优路径和次优路径的邻居节点集的步骤包括：所述源节点首先根据报文目的IP地址搜索路由表，获得多路径的路由表项；根据所述路由表项判断所述最优路径和所述次优路径的出端口及邻居节点情况，若所述最优路径和所述次优路径的出端口一致，则所述预发送数据包进入同一所述出端口的数据队列等待网络编码；若出端口不一致，则分别进入所述最优路径的出端口与所述次优路径的出端口等待所述线性随机网络编码。