[发明专利]基于网络编码的传感网数据分发中的转发选择方法

摘要

本发明公开了一种基于网络编码的传感网数据分发中的转发选择方法。转发节点通过计算所有待发送的编码数据包的平均有效接收量，根据此平均有效接收量等待一段时间后开始发送请求的编码数据包，平均有效接收量越大，等待时间越短。本发明方法与现有技术相比，考虑了客观存在的链路相关性的影响，能够更准确的进行转发选择。

主权项

一种基于网络编码的传感网数据分发中的转发选择方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，传感网中的接收端节点在接收完当前一轮编码数据包后，计数缺失的编码数据包，然后向传感网中广播REQ消息，所述REQ消息包括节点ID、数据页的序号和缺失数量，所述节点ID为发送该REQ消息的接收端节点的ID，所述数据页的序号为当前接收的数据页的序号，所述缺失数量为当前一轮编码数据包的缺失数量；若所述接收端节点接收到的当前数据页中的所有原始数据包都已通过解码得到，则所述接收端节点将要广播的REQ消息中的所述缺失数量计为N，N为单个数据页所包含的编码数据包的数量，N≥1；步骤二，传感网中的转发节点收听并获取当前REQ消息中的节点ID、数据页的序号和缺失数量，然后将当前REQ消息中的节点ID和缺失数量存储到结构体数组中，转发节点记录所获取的缺失数量作为当前缺失计数值；步骤三，传感网中的转发节点继续收听并获取当前REQ消息中的节点ID、数据页的序号和缺失数量；步骤四，传感网中的转发节点比较最新获取的REQ消息中的数据页的序号和该转发节点上一轮发送的数据页的序号；若最新获取的REQ消息中的数据页的序号较大，则丢弃最新获取的REQ消息，此时如果还有REQ消息需要收听，则返回执行步骤三，否则执行步骤五；若最新获取的REQ消息中的数据页的序号较小，则清空当前结构体数组中的所有元素，再把最新获取的REQ消息中的节点ID和缺失数量存储到结构体数组中，且该转发节点将当前缺失计数值更新为最新获取的REQ消息中的缺失 数量，此时如果还有REQ消息需要收听，则返回执行步骤三，否则执行步骤五；若最新获取的REQ消息中的数据页的序号和该转发节点上一轮发送的数据页的序号相等，则判断最新获取的REQ消息中的节点ID是否已经存储在当前结构体数组中：如果是，则丢弃最新获取的REQ消息；如果不是，则直接将该节点ID和最新获取的REQ消息中的缺失数量存储到当前结构体数组中，并比较最新获取的REQ消息中的缺失数量和该转发节点所存储的当前缺失计数值，如果该转发节点所存储的当前缺失计数值更小，则将该当前缺失计数值更新为最新获取的REQ消息中的缺失数量，此时如果还有REQ消息需要收听，则返回执行步骤三，否则执行步骤五；步骤五：在REQ消息接收过程结束过后，转发节点依次计算当前数据页中的待发送的M个下一轮编码数据包的有效接收量，M的取值为转发节点所存储的当前缺失计数值；对于M个待发送的下一轮编码数据包的第i个编码数据包，1≤i≤M，转发节点依次扫描存储在结构体数组中的元素，如果结构体数组中的某个接收端节点的ID所对应的编码数据包的缺失数量大于等于i，则根据式(1)计算第i个编码数据包的有效接收量，否则根据式(2)和式(3)计算第i个编码数据包的有效接收量，最后根据式(4)计算M个编码数据包的平均有效接收量，然后启动一个计时器，所述计时器的计时间隔如式(5)所示，当计时器触发时，发送端节点发送M个编码数据包；其中，式(1)至(4)中：M表示转发节点所存储的当前缺失计数值；i表示转发节点待发送的M个编码数据包中的第i个编码数据包，1≤i≤M；k表示发送REQ消息的接收端节点；u表示接收REQ消息的转发节点；nk表示接收端节点k所发送的REQ消息中的缺失数量的值，quk表示链路u→k的链路质量；μ[i]表示当nk≥i时，第i个编码数据包的有效接收量；η[i]表示当nk＜i时，第i个编码数据包的有效接收量；Pi‑1(k)表示转发节点待发送的前i‑1个编码数据包中，接收端节点k收到的编码数据包数小于nk的概率，它是接收端节点k收到0到nk‑1个编码数据包的概率之和；组合数表示前i‑1个编码数据包被接收端节点k收到其中m个的情形，1≤m≤i‑1；表示m个编码数据包都被接收端节点k收到的概率；(1‑quk)i‑1‑m表示剩下的i‑1‑m个编码数据包没有被接收端节点k收到的概率；γu表示转发节点u所计算的M个编码数据包的平均有效接收量；式(5)中，C为不小于100的整数；γu表示转发节点u所计算的M个编码数据包的平均有效接收量，Tr表示(0，8]范围内的随机数。