[发明专利]一种基于网络编码的飞行自组网多路径数据传输方法

摘要

本发明提供了一种基于网络编码的飞行自组网中的多路径数据传输方法，飞行自组网包含源节点、目的节点和若干中间节点；多路径数据传输包含链路状态的获取、多径路由寻径过程、多路径建立和基于网络编码的数据传输四个部分。链路状态获取过程是节点与其邻居节点的链路状态信息，由节点间周期性的交互完成。寻径过程是在源节点与目的节点有数据传输请求时负责寻找源节点与目的节点的所有可能路径。多路径建立是源节对源节点与目的节点间多路径的选择过程。网络编码过程是数据包经过建立的多路径上传输时对传输的数据包进行编码、解码的过程。本发明能够大幅减少网络中的控制信息洪范广播，提高链路状态获取效率，提高数据传输的吞吐量。

主权项

1.一种基于网络编码的飞行自组网多路径数据传输方法，所述的飞行自组网包含源节点、目的节点和若干中间节点，其特征在于，所述多路径数据传输方法包含以下步骤：步骤1)，目的节点广播RREQ数据包，通过RREQ数据包的传递，告知源节点发出传输路由请求，所述的RREQ数据包包含源节点ID、目的节点ID和Path Accumulation，所述Path Accumulation用于在RREQ数据包的传递路径中、按照顺序添加上其路过中间节点的ID；步骤2)，源节点通过接收到的各个RREQ数据包获知到达目的端的各条路径后进行反馈RACK数据包、即构建路由，优先选择不相交多径中的中间节点不相交多径；当中间节点不相交路径数量不能满足数据传输的要求时，再选择链路不相交多径路由作为补充；所述RACK数据包包含源节点ID、目的节点ID、中间节点数m和各个中间节点的ID；步骤3)，网络编码操作：在源节点、相交节点处、目的节点，执行网络编码的编解码操作以提高数据传输的吞吐量；步骤3.1)，源节点编码：步骤3.1.1)，源节点根据待传输数据X的大小将其分割成m个原始数据组，即X＝[X1,X2,…,Xm]T，其中数据块Xi是一个n维的向量，即Xi＝[xi1,xi2,…,xin]，m、n均为大于等于1的自然数；步骤3.1.2)，源节点从编码域GF(2q)上随机选取编码向量gi＝[gi1 gi2 … gim](gij∈GF(2q))后，按以下公式对X进行线性编码运算得到编码后的数据块Yi：Yi＝gi×X＝[yi1 yi2 ... yin]步骤3.1.3)，将Yi打包后沿着路由转发给路由上的下一跳节点；步骤3.2)，中间节点编码：步骤3.2.1)，中间节点r收到k个同一组标识的数据包后，重新对数据包进行再编码，r、k均为大于等于1的自然数：记数据包为Y₁,Y₂......Y_k，第i个数据包的编码向量记为g_i,1,g_i,2......g_i,m，随机从GF(2^q)中选取k×C_path个编码向量，C_path为中间节点r的OLSR多径链路数，每组编码向量中有k个元素，记第i组编码向量记为则数据和向量经过以下公式编码计算出k×C_path个新的编码数据块和新的编码向量：步骤3.2.2)，中间节点r将组标识、新编码产生的数据块和其对应的新码向量打包后，沿着各个多径链路分别传输k个数据包至下一跳；步骤3.2.3)，重复步骤3.2.1)至步骤3.2.2)，直至目的节点；步骤3.3)，目的节点解码：目的节点收到具有同一组标识的数据包时，先存储起来，当收到的数据包数量大于等于m个时根据编码系数和编码结果建立线性方程组，采用高斯消去方法求解该方程组，解码得到原始数据。