无线网状网络中基于流内和流间网络编码的多播路由方法

摘要

本发明是一种无线网状网络中基于流内和流间网络编码的多播路由方法，针对无线网状网络多播路由在传输效率和可靠性方面的需求，将流内网络编码和流间网络编码相结合并应用于无线网状网络多播路由。本发明主要包括3个方面：（1）在多播会话内使用流内网络编码，提高数据传输可靠性；（2）在多播会话间使用流间网络编码，减少数据传输次数，提高数据传输效率；（3）在重传机制中，采用零空间机制和编码重传机制，减少反馈和重传次数，提高重传效率。与现有基于网络编码的无线网状网络多播路由相比，本发明将流内网络和流间网络编码相结合，在提高多播路由可靠性的同时，减少了数据传输和重传次数，提高多播路由的效率和吞吐量。

主权项

一种无线网状网络中基于流内和流间网络编码的多播路由方法，其特征在于，该多播路由将流内网络编码和流间网络编码相结合应用于多播路由，在多播会话内采用流内网络编码，在多播会话间使用流间网络编码，包括以下步骤：步骤a.源节点到接收节点集合的多播路由发现，步骤b.多播路由选择，步骤c.基于滑动窗口和流内网络编码的多播会话内数据传输，步骤d.多播会话间数据传输，步骤e.基于零空间的多播反馈，步骤f.基于编码的多播重传；所述步骤a包括：步骤a1.源节点分别向各个接收节点发送路由请求报文，步骤a2.路由请求报文在中继节点转发的过程中，将收集各条链路的期望传输次数ETX信息；所述步骤b包括：步骤b1.多播路由发现结束后，源节点将得到到达每个接收节点的多条路由，以及每条路由上每条链路的ETX信息，步骤b2.路由选择算法，将依据源节点到每个接收节点的路径，构建源节点到接收节点集合的多播路由，并合并其中的重复链路，步骤b3.计算每个多播路由中，所有链路的ETX值的和，步骤b4.路由选择算法将选择ETX值最小的多播路径作为最终的多播路由；所述步骤c包括：步骤c1.源节点建立多播路由后，将K个原始数据包组成一组，为每个数据包分配一个从有限域中随机选择的一个数字作为编码系数，然后这K个数据包和对应的K个随机数相乘，而后做线性运算得到1个编码数据包，K为用户预先设定的常数；步骤c2.源节点重复步骤c1.共K次，生成K个编码数据包，步骤c3.源节点沿着多播路径，向各接收节点发送生成的编码数据包，步骤c4.在每个多播会话中的源节点和每个接收节点分别设置大小同为W的发送窗口和接收窗口；所述步骤d包括：步骤d1.多播路由中的中间节点在发送数据过程中，如果该节点有其他多播会话的数据流经过，则该节点判断如果在该节点将来自不同多播会话的数据进行编码，下一跳节点能否正确解码，步骤d2.如果下一跳节点能够正确解码，则在该节点实施流间网络编码，否则该节点不对数据包进行任何操作；所述步骤e包括：步骤e1.多播传输的某个接收节点在收到第一个编码包后等待了预定义时间T，收到的同组内编码向量线性独立的编码包的数目小于K，该接收节点统计已经接收到的编码向量线性独立编码包的编码向量，步骤e2.若线性独立编码向量数目为n，则计算这些向量组成的矩阵对应的零空间，这里的零空间采用由(K‑n)个变量构成的一维向量表示，步骤e3.接收节点向源节点反馈该零空间；所述步骤f包括：步骤f1.源节点在收到每个接收节点的零空间以后，将各节点的零空间具体化，对节点j的零空间，其由(K‑n_j)个变量表示，每次将其中的一个变量固定为1，其余变量固定为0，则可以得到(K‑n_j)个线性独立的向量，构成该节点的零空间向量集，步骤f2.源节点从每个节点的零空间向量集中取出一个向量，做加法运算得到重传数据包的编码向量，据此编码向量生成重传编码包，发送给各接收节点，步骤f3.源节点重复步骤f1、f2，直到所有节点的零空间向量集都为空集。