一种基于网络编码的TDMA无线网络多路径数据传输方法转让专利
申请号 : CN202110039405.6
文献号 : CN112887203B
文献日 : 2021-10-08
发明人 : 孙秀志 , 叶峻 , 韩峰 , 韩阳 , 邵芳
申请人 : 中国人民解放军31007部队
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于网络编码的TDMA无线网络多路径数据传输方法,其特征在于,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:eik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,具体来说,如果节点ny为当前节点到达目的节点最优路径的下一跳,对于任一非节点ny的邻居节点n接收到了节点ny的ACK确认包,从确认包中获得节点ny的下一跳邻居节点集合,若邻居节点n到达目的节点的多路径中邻居节点集合与节点ny的下一跳邻居节点集合有重合,则邻居节点n为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并广播给自己的下一跳邻居;如果节点ny为到达目的节点的非最优路径的下一跳,节点nz为最优路径的下一跳,则节点nz为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并广播给自己的下一跳邻居;
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。
2.一种如权利要求1所述的基于网络编码的TDMA无线网络多路径数据传输方法,其特征在于,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。
3.一种如权利要求2所述的基于网络编码的TDMA无线网络多路径数据传输方法,其特征在于,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。
4.一种如权利要求1所述的基于网络编码的TDMA无线网络多路径数据传输方法,其特征在于,所述m个初始数据包分别为p1、......pm,转化为采用FIFO策略的缓冲区内存放的第一消息向量为P1、......Pm,通过从所述网络编码系数有限域中随机选择的编码系数中独立产生m个随机数组成m维向量Ek={e1k,e2k,...emk}作为第一消息向量的系数,对所述第一消k
息向量进行网络编码,获得第二消息向量P,其中,
5.一种如权利要求4所述的基于网络编码的TDMA无线网络多路径数据传输方法,其特
1 2 m
征在于,所述目的节点接收到不小于m份系数向量线性无关的数据P、P ......P ,就可以恢复出所述第一消息向量P1、......Pm,其中进而获得所述m个初始数
据包p1、......pm。
说明书 :
一种基于网络编码的TDMA无线网络多路径数据传输方法
技术领域
背景技术
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。
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
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。
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;
点的ACK回复;
据包;
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。
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。
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。
中随机选择的编码系数中独立产生m个随机数组成m维向量Ek={e1k,e2k,...emk}作为第一
k
消息向量的系数,对所述第一消息向量进行网络编码,获得第二消息向量P,其中,
数据P、P、.....P,就可以恢复出所述第一消息向量P1、......Pm,其中
发送数据引起的网络拥塞。
更明显易懂,以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
具体实施方式
所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围
完整的传达给本领域的技术人员。
使用相同的频率。用户迅速的传输,一个接一个,每个用户使用他们自己的时间片。这允许
多用户共享同样的传输媒体(例如:无线电频率)。
升数据传输可靠性;通过在每个传输节点计算最优路径和次优路径,有效降低多条路径同
时发送数据引起的网络拥塞;解决数据传输可靠性与降低网络拥塞之间的矛盾问题。
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;
P1、......Pm,独立产生m个随机数组成m维向量E={e1,e2,...em}作为消息向量的系数,从而
1
获得一个新的消息向量P:
相关性。
点的ACK回复;
路由获得多路径转发的邻居节点neigh={n1、n2...nx},其中x为邻居节点个数,并连续对这
些邻居节点广播发送编码数据,直到收到某个邻居节点ny的ACK确认包为止。图1为本发明
实施例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中,源节点数据网络
编码处理流程图,从图1中可以看出具体的步骤如下:
列未满的情况下,超长甚至无限期等待下一个数据包的情况;
端口一致,则数据包进入同一端口队列等待网络编码,否则若出端口不一致,则进入不同的
端口队列等待网络编码。当出端口队列长度满员且定时器未到期的情况下,为数据进行网
络编码,并从出端口发送,并启动重传机制等待ACK回复;当定时器到期时,无论队列是否满
员,均对队列中已存在的数据进行网络编码,发送数据并等待ACK回复。
据包;
的多路径中邻居节点集合与ny的下一跳邻居节点集合有重合,即两者之间存在公共的邻居
节点到达目的地dst,则邻居n将自己接收到的编码数据包进行随机编码产生新的编码包,
并再把编码包广播给自己的下一跳邻居。如果ny为到达目的地dst的非最优路径的下一跳,
nz为最优路径的下一跳,则nz将自己接收到的编码数据包进行随机编码产生新的编码包,并
再把编码包广播给自己的下一跳邻居。
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。
向量线性无关的数据P、P、......P ,就可以恢复出初始信息向量P1、......Pm,获得初始的
m个数据包p1、......pm。具体恢复算法如下:
无关,若请求失败,则丢弃报文,并告知源节点。
的结构是显而易见的。此外,本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白,可以利用各种
编程语言实现在此描述的本发明的内容,并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发
明的最佳实施方式。
和技术,以便不模糊对本说明书的理解。
例、图、或者对其的描述中。然而,并不应将该公开的方法解释成反映如下意图:即所要求保
护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说,如下面
的权利要求书所反映的那样,发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此,
遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式,其中每个权利要求本身
都作为本发明的单独实施例。
范围之内并且形成不同的实施例。例如,在下面的权利要求书中,所要求保护的实施例的任
意之一都可以以任意的组合方式来使用。
不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未
列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的
元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实
现。在列举了若干装置的单元权利要求中,这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项
来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名
称。