[发明专利]一种基于网络编码的无线网络中多速率数据分发方法

摘要

本发明涉及一种基于网络编码的无线网络中多速率数据分发方法，采用对偶编码图的方式，综合考虑链路间相关性、数据包生存期和期望传输时间等构建编码图，使算法能够应用于相关性网络环境中；采用贪心算法将求解问题从NP‑hard问题降低到线性级别；在每一轮分发之前，剔除肯定超时的顶点和延迟敏感性较低的顶点，让能够满足时延要求且延迟敏感性较高的顶点有较高的发送机会；并且应用数学方法描述构建对偶编码图，并得出最优算法的复杂度为NP‑hard问题；由此，提出链路相关性感知的多速率对偶编码算法(LMPC)，通过权衡传输延迟与数据包生命时长来确定编码策略和传输速率，在满足延迟约束的基础上，有效提高了数据包接收数量。

主权项

1.一种基于网络编码的无线网络中多速率数据分发方法，源节点通过广播发送方式针对各个目的节点实现各个数据包的分发，其中，各个数据包的大小相同；其特征在于，包括如下步骤：步骤001.分别针对各个目的节点，根据目的节点所需的各个数据包，分别生成对应该目的节点的各个发送关系顶点Vi,j，其中，该目的节点的一个数据包对应一个该目的节点的发送关系顶点；进而获得分别对应各个目的节点各个所需数据包的发送关系顶点Vi,j，然后进入步骤002；其中，i＝{1、…、I}，j＝{1、…、J}，I表示目的节点的个数，J表示数据包的种类数，Vi,j表示第i个目的节点需要第j个数据包；步骤002.针对所有发送关系顶点Vi,j，根据各个目的节点针对所需数据包的生命时长，获得所有发送关系顶点Vi,j中，源节点同时实现两个发送关系顶点所对应数据包发送的各个顶点组合，并结合其余源节点单独实现发送关系顶点所对应数据包发送的各个发送关系顶点，构成编码图，其中，各顶点组合中两个发送关系顶点分别所对应的目的节点彼此互不相同，编码图中各个顶点组合中的两个发送关系顶点之间建立连线；然后进入步骤003；步骤003.分别针对编码图中的各个顶点组合，获得顶点组合中两个发送关系顶点分别所对应目的节点针对对应所需数据包的生命时长，选择其中最小的生命时长，作为该顶点组合的生命时长；进而获得编码图中各个顶点组合的生命时长；同时，分别针对编码图中各个单独的发送关系顶点，获得发送关系顶点所对应目的节点针对对应所需数据包的生命时长，作为该发送关系顶点的生命时长，进而获得编码图中各个单独的发送关系顶点的生命时长，然后进入步骤004；步骤004.将编码图中的各个顶点组合和各个单独的发送关系顶点分别作为编码图中的各个元素，然后针对编码图中各个元素的生命时长，选择其中最小生命时长，并判断该最小生命时长所对应元素的个数是否为1，是则将该最小生命时长所对应的元素，作为编码图中的待发送元素，然后进入步骤005；否则进入步骤006；步骤005.针对编码图中的待发送元素，若该待发送元素为顶点组合，则获得源节点针对该顶点组合中两个发送关系顶点分别所对应数据包实现同时发送的最短发送时长，作为该顶点组合的最短发送时长；若该待发送元素为单独的发送关系顶点，则获得源节点针对该单独的发送关系顶点所对应数据包实现发送的最短发送时长，作为该单独的发送关系顶点的最短发送时长；进而获得编码图中待发送元素的最短发送时长，然后进入步骤008；步骤006.判断该最小生命时长所对应的各个元素中，若存在顶点组合，则分别针对各个顶点组合，获得源节点针对顶点组合中两个发送关系顶点分别所对应数据包实现同时发送的最短发送时长，作为该顶点组合的最短发送时长；若存在单独的发送关系顶点，则分别针对各个单独的发送关系顶点，获得源节点针对单独的发送关系顶点所对应数据包实现发送的最短发送时长，作为该单独的发送关系顶点的最短发送时长；进而获得该最小生命时长所对应各个元素分别所对应的最短发送时长，然后进入步骤007；步骤007.针对编码图中该最小生命时长所对应各个元素分别所对应的最短发送时长，选择其中最小的最短发送时长，获得该最小的最短发送时长所对应编码图中的元素，作为编码图中的待发送元素，然后进入步骤008；步骤008.针对编码图中的待发送元素，若待发送元素为顶点组合，则根据预设数据打包算法，针对该顶点组合中两个发送关系顶点分别所对应数据包进行数据包打包，获得大小与原单个数据包大小相同的打包数据包，然后源节点采用该待发送元素的最短发送时长，针对该打包数据包进行广播发送，并在编码图中删除该顶点组合，进入步骤009；若待发送元素为单独的发送关系顶点，则源节点采用该待发送元素的最短发送时长，针对该单独的发送关系顶点所对应的数据包进行广播发送，并在编码图中删除该单独的发送关系顶点，进入步骤009；步骤009.针对编码图中待发送元素所对应的目的节点进行状态更新，并判断编码图是否为空，是则基于网络编码的无线网络中多速率数据分发方法结束；否则返回步骤003。