[发明专利]一种提升无线机会网络编码增益的缓存机制

摘要

本发明公开了一种提升无线机会网络编码增益的缓存机制，它包括以下步骤将解码包池中缓存相同时间的数据包归为一类，并用表示第类数据包中数据包的个数，从而将最大缓存系统总的解码效用目标转换成最大缓存系统解码效率；定义编码包到达延迟的分布函数为编码包到达延迟小于或者等于秒的概率，当解码包池中的每个数据包缓存一个最优缓存时间并取得最大解码效率时，解码包池的系统解码效率也就取得最大。本发明提出了分布式的缓存管理机制的具体实现方法，弥补了已有研究中对机会网络编码解码包池缓存管理研究的不足，提高缓存数据包的解码效用，有效提升了机会网络编码的吞吐率性能增益。

主权项

一种提升无线机会网络编码增益的缓存机制，其特征在于：它包括以下步骤：S1：将解码包池中缓存相同时间的数据包归为一类，并用nk表示第k类数据包中数据包的个数，从而将最大缓存系统总的解码效用目标转换成最大缓存系统解码效率YB：maximizeYB=Σk(nktkB×T·Dk(tk)s×tk)=ΣkakYk(tk);]]>其中，ak，Yk(tk)分别为解码包池中第k类数据包占缓存系统整体解码效率的比例，数据包缓存时间tk的解码效率，s‑表示缓存数据包的大小，以字节为单位，B‑表示解码包池的大小，以数据包的个数为单位，T‑表示整个解码包池的运行时间，Dk(tk)‑表示数据包k在解码包池中被缓存tk时间并被用于解码一个编码包的效用量；S2：定义编码包到达延迟的分布函数F(t)为编码包到达延迟小于或者等于t秒的概率；该分布函数对应的概率密度函数为f(t)，对于解码包池中的一个数据包，从该包进入解码包池开始，解码包池中该数据包的贡献量可以表示为D(t)＝s·F(t)对应的解码效率表示为当解码包池中的每个数据包缓存一个最优缓存时间to并取得最大解码效率时，解码包池的系统解码效率也就取得最大；所述的解码包池中数据包最优缓存时间的计算方法采用ODCT算法，保证每组数据包都至少缓存一个时间单位δ，迭代计算结束后根据对to与δ的比较，获得最优的解码包池缓存时间：当to与δ相等时，数据包的缓存时间和解码效率分别为T0和Y(T0)；当to与δ不相等时，数据包的缓存时间则以概率α0设为T0、以概率α1设为T1，系统解码效率则为两种概率情况下的加权结果，即为：YB＝α0(λT0/B)Y(T0)+α1(λT1/B)Y(T1)；机会网络编码中的解码缓存管理策略NCP的实现方法为：编码包到达延迟分布函数F(t)的测定：均匀地设定编码包到达延迟的分布函数F(t)的系列目标值fi∈[0,1]，并找到满足F(ti)＝fi的时间ti，在分布函数F(t)的测定算法中，为k个目标值中的每个fi∈[0,1],1≤i≤k设置了2个变量，分别是ti和hi，hi用来保存搜索ti时F(tx)的值，其中，每一个目标值fi∈[0,1]被设置为i/k；设置hi＝0.5，ti为第一个编码包到达延迟；每得到一个新的编码包到达延迟lcoded，将lcoded与ti相比较，依照下式来更新hi的值；如果更新得到的hi值比设定的目标值小且ti小于新得到的编码包到达延迟，则将ti的值增加α×(lcoded‑ti)，新得到的ti应该小于等于ti+1的值；如果hi值比设定的目标值大且ti大于新得到的编码包到达延迟，则将ti的值减少α×(ti‑lcoded)，同理，新得到的ti大于或等于ti‑1，设定k＝50,α＝0.01从而较好地逼近编码包到达延迟的分布函数F(t)；解码缓存管理策略NCP的实现方法包括以下三种情况：情况一：一旦解码包池满，对于新到达的数据包，决定该数据包是应该被缓存还是应该丢弃；首先，找出解码包池中缓存时间最长的数据包，并将其缓存时间τmax与T1相比较；若τmax≥T1，则将该包从解码包池中清除出去；否则，查看解码包池，检查是否存在缓存时间大于T0的数据包，如果存在的话，予以丢弃；若均不属于以上情况，将解码包池中的缓存时间最长的数据包的缓存时间τmax与能取得最大解码效率的缓存时间to作比较，若缓存时间τmax大于等于to，将缓存时间为τmax的最老数据包丢弃，否则，将新到达的数据包予以丢弃；情况二：对已经参与过解码的数据包，当解码包池满时，对其中已经参与过解码的数据包，将其清除，以缓存其他数据包，否则，继续缓存该数据包；情况三：当一个数据包到达时，若经搜索解码包池，已经存在该数据包；同时，该新到达的数据包IP包头中的TTL字段值小于解码包池中那个已被缓存的数据包IP包头中的TTL字段值，丢弃解码包池中那个已被缓存的数据包；同时也不再对新到达的这个相同数据包加以缓存；否则，对于一个新到达的数据包，如果发现解码包池中已经缓存了同样的一个数据包，且这两个数据包的IP头中具有相同的TTL字段，将不再对该新到达的数据包加以缓存；ODCT算法：SS1.令k＝0；t‑1＝0；SS2.当to≥δ时，Y(to)＝max Y(tk‑1,tk‑1+t)，tk＝tk‑1+to，k加一；SS3.判断B是否大于λtk‑1：若B大于λtk‑1，则执行步骤SS2；否则，执行步骤SS4；SS4.判断to是否等于δ：若to等于δ，则T0＝T1＝B/λ，YB＝Y(T0)；否则，T0＝tk‑2,T1＝tk‑1，α0＝(λT1‑B)/[λ(T1‑T0)]，α1＝(B‑λT0)/[λ(T1‑T0)]，YB＝α0(λT0/B)Y(T0)+α1(λT1/B)Y(T1)。