基于认知的网络编码与路由相结合的自组织网络单播方法

摘要

本发明公开了一种基于认知的网络编码与路由相结合的自组织网络单播方法。其实现步骤为：自组织网络中的每个节点周期性地发送参数状态帧进行拓扑发现与参数感知，确定蝶形拓扑与关键节点；关键节点分别计算路由和网络编码单播策略的端到端时延估计值；关键节点比较上述两种单播策略端到端时延估计值的大小，选取估计值较低的单播策略，并将选取的单播策略通知蝶形拓扑中的顶端节点和底端节点；关键节点、顶端节点及底端节点采用选取的单播策略共同完成分组的传输。本发明降低了端到端时延，有效地利用了网络编码于路由各自的优势，提高了自组织网络对单播业务的承载能力，可用于无线自组织网络具有蝶形拓扑的单播场景数据传输过程中。

主权项

1.一种基于认知的网络编码与路由相结合的自组织网络单播方法，包含以下步骤：(1)自组织网络中的每一个节点周期性地发送参数状态帧至其周围两跳范围内的邻居节点；(2)收到参数状态帧的节点根据帧中包含的参数信息，计算自己两跳范围内的邻居节点数目，发现局部网络拓扑，并根据发现的局部网络拓扑判断自己是否包含在蝶形拓扑中，若是，则转步骤(3)；否则，按照自组织网络单播方法处理；(3)包含在蝶形拓扑中的节点判断自己是否为关键节点，如果是，执行步骤(4)；否则执行步骤(5)；所述的关键节点是指两条链路交叉处的节点；(4)蝶形拓扑中的关键节点利用获取的两跳范围内的邻居节点参数状态信息，分别计算基于路由单播策略和网络编码单播策略的端到端时延估计值；(4a)计算基于路由单播策略端到端时延估计值$D_{\mathrm{total}}^{\mathrm{Routing}}=4(2^{\frac{1}{{(1-p_{\mathrm{RTS}})}^n}}-1){\mathrm{CW}}_{\min }{T}_{\mathrm{slot}}+4\frac{T_{\mathrm{RTS}}+T_{\mathrm{SIFS}}+T_{\mathrm{ACK}}+T_{\mathrm{DIFS}}}{{(1-p_{\mathrm{RTS}})}^n}$$+4\frac{T_{\mathrm{SIFS}}+T_{\mathrm{Data}}+T_{\mathrm{Timeout}}^{\mathrm{ACK}}}{{(1-p_b)}^{l_D}}+{4T}_{\mathrm{CTS}}+{4T}_{\mathrm{SIFS}}-{4T}_{\mathrm{Timeout}}^{\mathrm{ACK}}$式中，p_RTS表示节点发送RTS分组的概率，由节点数n和参数状态帧中包含的节点业务平均到达率这两个参数计算得到，n表示节点数，CW_min表示最小退避窗口，T_slot为一个时隙的长度，T_RTS表示RTS分组的传输时延，T_SIFS表示短帧帧间间隔，T_ACK表示ACK分组的传输时延，T_DIFS表示分布协调功能中的帧间间隔，T_Data表示数据分组的传输时延，为应答帧ACK的超时门限，p_b和l_D分别表示链路误比特率和分组长度，T_CTS表示CTS分组的传输时延；(4b)计算基于网络编码单播策略端到端时延估计值$D_{\mathrm{total}}^{\mathrm{Coding}}=3(2^{\frac{1}{{(1-p_{\mathrm{RTS}})}^n}}-1){\mathrm{CW}}_{\min }{T}_{\mathrm{slot}}+3\frac{T_{\mathrm{RTS}}+T_{\mathrm{SIFS}}+T_{\mathrm{ACK}}+T_{\mathrm{DIFS}}}{{(1-p_{\mathrm{RTS}})}^n}$$+3\frac{T_{\mathrm{SIFS}}+T_{\mathrm{Data}}+T_{\mathrm{Timeout}}^{\mathrm{ACK}}}{{(1-p_b)}^{2l_D}}+{3T}_{\mathrm{CTS}}+{3T}_{\mathrm{SIFS}}-{3T}_{\mathrm{Timeout}}^{\mathrm{ACK}}$式中各个符号的含义与的计算公式中完全相同；(5)关键节点比较上述两种单播策略端到端时延估计值的大小，选取估计值较低的单播策略，并将选取的单播策略通知蝶形拓扑中的顶端节点和底端节点；当有分组到达顶端节点时，关键节点、顶端节点及底端节点采用选取的单播策略共同完成分组的传输；如在分组的传输时出现异常情况，则对该异常情况进行分类处理。