專利名稱：基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無線自組織網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線自組織網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，屬于無線移動(dòng)自 組織網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景在現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)中，信息傳輸都是由源節(jié)點(diǎn)經(jīng)過中間節(jié)點(diǎn)，以存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式 傳送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的。除了數(shù)據(jù)復(fù)制以外， 一般來說在網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(diǎn)并不需要做任何數(shù)據(jù)處 理。而網(wǎng)絡(luò)編碼是一種網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃枷?，它通過在中間節(jié)點(diǎn)所進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理來提高數(shù)據(jù)傳 輸過程的效率。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)編碼理論的研究，近些年已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界的一大熱點(diǎn)。然而，對(duì)于 網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)本身，對(duì)其理論研究的重視遠(yuǎn)大于針對(duì)其技術(shù)的應(yīng)用。多數(shù)設(shè)想的應(yīng)用是針對(duì) 具體一個(gè)點(diǎn)的理論研究給出一個(gè)可能的應(yīng)用點(diǎn)，目前關(guān)于其具體應(yīng)用的設(shè)想沒有給出一個(gè)完 整的應(yīng)用方案。本發(fā)明針對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)及其基本原理的特點(diǎn)，提出了一種新的無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu) 建及其路由技術(shù)方案，以及在此網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上利用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無線自組織網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方法，它在無線自組 織網(wǎng)絡(luò)路由計(jì)算和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程中結(jié)合可以利用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)?快速通道，從而實(shí)現(xiàn)無線自組織網(wǎng)絡(luò)中高效數(shù)據(jù)傳輸。為完成本發(fā)明的目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無線自組織網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方法，包含以下步驟1) 在無線網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建由主干節(jié)點(diǎn)組成的直線形和/或環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主干傳輸鏈路；2) 在網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)于在主干傳輸鏈路上相向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，先進(jìn)行編碼，然后再 繼續(xù)傳輸，最后由收到該編碼數(shù)據(jù)的下一節(jié)點(diǎn)對(duì)該數(shù)據(jù)解碼；對(duì)于主干傳輸鏈路上的非相向 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以及在非主干傳輸鏈路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，則直接轉(zhuǎn)發(fā)。所述步驟2)進(jìn)一步包括以下子步驟 2. 1)中間節(jié)點(diǎn)判斷自己的節(jié)點(diǎn)類型；2.2) 若是普通節(jié)點(diǎn)，則直接轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；2.3) 若是主干節(jié)點(diǎn)，則接管所有經(jīng)過它的數(shù)據(jù)傳輸；2.4) 查找是否存在相向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，若存在，則對(duì)其先進(jìn)行編碼，然后再繼續(xù)傳輸；若 不存在，則直接進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；2. 5)對(duì)一對(duì)或者一個(gè)數(shù)據(jù)單元處理完畢后，轉(zhuǎn)步驟2. 4)，繼續(xù)査找正在進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸。 本發(fā)明在直線形鏈路與環(huán)形鏈路上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸，從而形成傳輸?shù)闹鞲删W(wǎng)絡(luò)，而路 由協(xié)議優(yōu)先將數(shù)據(jù)報(bào)文就近發(fā)送到主干網(wǎng)絡(luò)上傳輸。本發(fā)明利用了節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力遠(yuǎn)大于網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的特點(diǎn)，首先將傳輸數(shù)據(jù)分解為更小
的傳輸數(shù)據(jù)單元，考慮將所有相向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行編碼傳輸，同時(shí)，提出對(duì)所有相向數(shù)據(jù)傳 輸編碼的新思想，遇到相向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，就對(duì)傳輸單元進(jìn)行編碼，當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)下一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)， 先進(jìn)行解碼，然后考慮進(jìn)一步的傳輸。本發(fā)明的有益效果是(1)分析了基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)編碼理論在無線自組織網(wǎng)絡(luò)中的原理，并通 過拆分雙向數(shù)據(jù)流的方法，實(shí)現(xiàn)在線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上的編碼方法；(2)利用 網(wǎng)絡(luò)編碼的方法可以有效減少無線網(wǎng)絡(luò)通信量及通信次數(shù)，而利用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的前提是要 存在一定具體的通信場(chǎng)景，本發(fā)明通過對(duì)路由計(jì)算進(jìn)行限制，在無線網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)造適合網(wǎng)絡(luò)編 碼的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；(3)本發(fā)明提出了將無線自組織網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組織成快速主干環(huán)形/ 直線路徑與各節(jié)點(diǎn)就近向主干網(wǎng)絡(luò)輻射連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而有效利用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù) 據(jù)傳輸。


-圖l是本發(fā)明思想原理圖；圖2是數(shù)據(jù)分解及網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸原理圖；圖3是主干網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸流程；圖4是可能的主干結(jié)構(gòu)；圖5是節(jié)點(diǎn)初始化選擇和發(fā)送邏輯。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明目的在于利用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的基本原理，提出適宜使用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)進(jìn)行無線自 組織網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?。圖1給出了網(wǎng)絡(luò)編碼基本原理以及本發(fā)明在此基本原理基礎(chǔ)上提出的適宜無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù) 傳輸?shù)膬煞N網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及傳輸方法原理。圖中的第一部分給出了網(wǎng)絡(luò)編碼在無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的基本原理及其優(yōu)勢(shì)。左圖為無線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉椒?，源發(fā)送節(jié)點(diǎn)Sl、 S2通過中間節(jié)點(diǎn)R分別將數(shù)據(jù)發(fā)送給目的節(jié)點(diǎn) Dl、 D2，在發(fā)送過程中需要進(jìn)行四次數(shù)據(jù)通信，分別為S1->R、 S2-〉R、 R->D1、 R-〉D2。而如 果象右圖所示，由于在S1、 S2向R經(jīng)過無線鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，在通信范圍之內(nèi)的D1、 D2也 能分別收到S2、 Sl發(fā)送的數(shù)據(jù)，如果利用這個(gè)特征，則可以節(jié)省一次通信開銷。在S1、 S2 將數(shù)據(jù)發(fā)給R的過程中，分別被D2、 Dl同時(shí)收到，此時(shí)R只需要先進(jìn)行一次異或運(yùn)算，將收 到的S1、 S2的數(shù)據(jù)進(jìn)行異或(圖中用+表示)，然后同時(shí)向D1、 D2發(fā)送，由于無線通信為廣播 通信的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)可以同時(shí)被D1、D2接收，接收端根據(jù)自己已經(jīng)獲得的數(shù)據(jù)和此次收到的"異 或"后的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行一次"異或"操作，便可以分別還原出最終想要的數(shù)據(jù)，而此時(shí)通信 次數(shù)卻減少為3次，g卩S1-〉R (D2)， S2-〉R (Dl)， R-〉Dl、 D2。它依靠在中間節(jié)點(diǎn)R的編碼 和接收節(jié)點(diǎn)Dl、 D2的解碼，將原來需要的4次網(wǎng)絡(luò)通信減少為3次，付出的代價(jià)是增加了節(jié) 點(diǎn)編解碼的計(jì)算。第二部分是本發(fā)明中給出的網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)應(yīng)用的第一個(gè)基本擴(kuò)展方式，首先將上述網(wǎng)絡(luò) 編碼的中心節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展為一條多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)的直線傳輸鏈路，有許多數(shù)據(jù)在鏈路上傳輸，有些由左向右，有些由右向左，都經(jīng)過若干節(jié)點(diǎn)組成的直線鏈路作為中間傳輸節(jié)點(diǎn)。這些中間節(jié) 點(diǎn)上會(huì)有大量相向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流?；谶@種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，我們?cè)谙聢D對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼方式進(jìn)行擴(kuò)展。第三部分為在此結(jié)構(gòu)之上本發(fā)明提出的傳輸數(shù)據(jù)分解以及對(duì)所有相向數(shù)據(jù)傳輸編碼的新 思想。在接下來的圖中可以看出，由R1、 R2、 R3、 R4、 R5組成的傳輸鏈路上有向左、向右傳 輸?shù)臄?shù)據(jù)流，我們把傳輸?shù)谋忍亓鞣纸鉃橐粋€(gè)個(gè)傳輸數(shù)據(jù)單元，分別標(biāo)上標(biāo)號(hào)。如圖所示， 相向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流TS1、 TS2被分解為一個(gè)個(gè)的數(shù)據(jù)傳輸單元，TSll、 TS12、 TS21等。這些 數(shù)據(jù)單元在網(wǎng)絡(luò)上相向傳輸，可以利用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)進(jìn)行編碼傳輸，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)通信開銷。第四部分將直線形擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)首尾相接引入環(huán)形傳輸通道，在傳輸環(huán)路上，將環(huán)路上逆 時(shí)針傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與順時(shí)針傳輸?shù)臄?shù)據(jù)看作為相向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并使用網(wǎng)絡(luò)編碼的方法及傳輸 數(shù)據(jù)分解的方法在環(huán)形結(jié)構(gòu)上對(duì)順時(shí)針與逆時(shí)針方向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行編碼傳輸。第五部分由上述的思想相結(jié)合，在無線自組織網(wǎng)絡(luò)中引入如圖所示的主干結(jié)構(gòu)，主干結(jié) 構(gòu)由環(huán)形拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)與直線形拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)組成，用作數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕ǖ溃糜诖笸掏铝康?數(shù)據(jù)傳輸。直線形拓?fù)涫枪?jié)點(diǎn)之間的的邏輯拓?fù)潢P(guān)系為線性結(jié)構(gòu)，除首尾節(jié)點(diǎn)每個(gè)中間節(jié)點(diǎn) 有且只有一個(gè)前繼和一個(gè)后繼節(jié)點(diǎn)；環(huán)形拓?fù)鋭t由上述直線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)首尾節(jié)點(diǎn)相連構(gòu)成。在主干結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，存在大量相向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，因此可以對(duì)大量相向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)利用網(wǎng) 絡(luò)編碼技術(shù)進(jìn)行編碼傳輸，形成數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖偻ǖ?。同時(shí)通過特定的路由策略使得其他節(jié) 點(diǎn)就近路由到傳輸主干上傳輸數(shù)據(jù)。由此引出本發(fā)明提出的無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建及其適合網(wǎng)絡(luò) 編碼技術(shù)的路由策略及數(shù)據(jù)傳輸方法。本發(fā)明的具體實(shí)施方式
分為以下步驟1、利用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析本發(fā)明首先提出了兩種適宜使用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)在無線自組織網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行快速數(shù)據(jù)傳輸?shù)?邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為了在此擴(kuò)展結(jié)構(gòu)上應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)，要對(duì)網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。 網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報(bào)文不再看作由源節(jié)點(diǎn)發(fā)往目的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流，而是一個(gè)個(gè)如IP數(shù)據(jù)報(bào)類 似的傳輸單元，把網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)看作一個(gè)個(gè)傳輸單元順次傳輸?shù)倪^程。傳輸過程中，對(duì)于同時(shí)傳送到同一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)單元，從中計(jì)算出它的實(shí)際傳輸內(nèi)容。如 果存在數(shù)據(jù)報(bào)文正好相向傳輸?shù)那闆r，則在此節(jié)點(diǎn)上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼，同時(shí)利用無線廣 播信道傳送給相對(duì)的兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)，當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)后立即解碼并進(jìn)行下一步傳輸。如圖2所示， 圖中給出了在直線拓?fù)涞闹鞲涉溌飞线M(jìn)行數(shù)據(jù)流分解以及相向傳輸數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)編碼的方法。圖 中R1—R5均為網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹鞲晒?jié)點(diǎn)，會(huì)有大量的數(shù)據(jù)報(bào)文經(jīng)過這些節(jié)點(diǎn)傳輸。圖中描述了兩 個(gè)分別來源于S1、 S2節(jié)點(diǎn)的相向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流TS1、 TS2，目的節(jié)點(diǎn)分別為D1、 D2節(jié)點(diǎn)，中 間都要經(jīng)過R1—R5進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。首先，將TS1與TS2進(jìn)行數(shù)據(jù)分解，將數(shù)據(jù)流分解為TSlx、 TS2y等若干傳輸數(shù)據(jù)單元，其中x,y為自然數(shù)，表示分解后的數(shù)據(jù)單元序號(hào)。在T0時(shí)刻， 設(shè)數(shù)據(jù)流開始發(fā)送，Sl、 S2分別向節(jié)點(diǎn)R1、 R5發(fā)送出第一個(gè)分解后的數(shù)據(jù)單元TS11、 TS21; 在T1時(shí)刻之前，數(shù)據(jù)單元不斷相向傳輸，但卻沒有出現(xiàn)傳輸?shù)酵还?jié)點(diǎn)的情況。因此不進(jìn)行 網(wǎng)絡(luò)編碼。在Tl時(shí)刻，最先發(fā)送的數(shù)據(jù)單元TSll、 TS21將要通過R3節(jié)點(diǎn)相向傳輸，此時(shí) TS11要通過R3發(fā)送給R4， TS21要通過R3發(fā)送給R2，而此時(shí)R2、 R4分別擁有數(shù)據(jù)單元TS11 和TS21，滿足網(wǎng)絡(luò)編碼的條件。于是，在數(shù)據(jù)同時(shí)傳送到R3節(jié)點(diǎn)時(shí)，R3節(jié)點(diǎn)對(duì)相向傳輸?shù)?數(shù)據(jù)單元TSll、 TS21進(jìn)行編碼，并將編碼的結(jié)果TS11+TS21同時(shí)向兩邊的節(jié)點(diǎn)R2、 R4發(fā)送， R2、 R4收到上述編碼數(shù)據(jù)后，與本身已經(jīng)擁有的TSll、 TS21進(jìn)行解碼運(yùn)算，還原出TS21、 TS11的數(shù)據(jù)，繼續(xù)下一步的傳輸。這就完成了第一次相向傳輸?shù)木幋a解碼工作。上述傳輸及 編解碼結(jié)束的T2時(shí)刻，向左傳輸?shù)腡21與向右傳輸?shù)腡12同時(shí)在節(jié)點(diǎn)R2處發(fā)生相向傳輸， 同理還有Tll與T22在R4節(jié)點(diǎn)處相向傳輸，因此T3時(shí)刻在R2、 R4節(jié)點(diǎn)處分別進(jìn)行編碼 T21+T12、 Tll+T22，同時(shí)發(fā)送給兩側(cè)的接收節(jié)點(diǎn)進(jìn)行解碼，于是在Rl節(jié)點(diǎn)上獲得T21 ， R3節(jié) 點(diǎn)上獲得T12與T22，在R5節(jié)點(diǎn)上獲得T11。此時(shí)T3結(jié)束時(shí)刻，T12與T22又可以進(jìn)行進(jìn)一 步的網(wǎng)絡(luò)編碼了，直到相向的數(shù)據(jù)流傳輸結(jié)束。圖3給出了上述編碼在主干網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒虉D，在任意主干節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)報(bào) 文，首先判斷是否經(jīng)過編碼，若是編碼數(shù)據(jù)則進(jìn)行解碼，若不是編碼數(shù)據(jù)則忽略此步驟；然 后判斷此數(shù)據(jù)單元是否需要繼續(xù)在主干網(wǎng)絡(luò)上傳輸，若是，則查找相向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元，存 在此種數(shù)據(jù)單元?jiǎng)t將兩者編碼發(fā)送，若不存在相向傳輸數(shù)據(jù)或者不再繼續(xù)在主干網(wǎng)傳輸，則 直接發(fā)送該數(shù)據(jù)報(bào)文單元。2、利用基于位置信息的路由協(xié)議輔助構(gòu)建適合利用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線網(wǎng) 絡(luò)的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)此處主要給出主干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)選取原則與方法。主干網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)選取的原則有 一是選取當(dāng)前移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中相對(duì)靜止的節(jié)點(diǎn)；二是 選取網(wǎng)絡(luò)中通信較為穩(wěn)定，能夠長(zhǎng)時(shí)間保證穩(wěn)定、流暢的通信節(jié)點(diǎn)；最后需要考慮網(wǎng)絡(luò)中主 干節(jié)點(diǎn)的相互連通問題，根據(jù)選擇的節(jié)點(diǎn)計(jì)算出主干網(wǎng)絡(luò)，由于節(jié)點(diǎn)的通信范圍有限，主干 網(wǎng)絡(luò)之間可能形成不連通的分支，這不影響數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸，因?yàn)橹挥性谥鞲删W(wǎng)絡(luò)上才 考慮使用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)進(jìn)行快速編碼數(shù)據(jù)傳輸。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)本身基本不會(huì)移動(dòng)或者很少 移動(dòng)的傳感網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，可以不考慮上述第一點(diǎn)原則。下面給出一種選擇方案節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)后，首先自己判斷是否具有成為主干節(jié)點(diǎn)的資格，需要滿足一定的表達(dá)式 約束。我們將約束閾值稱為主干節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)閾值M，艮卩M = W3+y^—3。其中，V、 t分別為節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度和在線時(shí)長(zhǎng)，a,"常取固定值常數(shù)，用于調(diào)整閾值M的大小。當(dāng)M〉27(" +釣時(shí)，認(rèn)為節(jié)點(diǎn)滿足成為主干節(jié)點(diǎn)的條件，則節(jié)點(diǎn)向全網(wǎng)廣播此消息，同 時(shí)接收全網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)類型更新的消息，利用GPS等位置定位裝置的輔助，及與位置信息相關(guān)的 路由算法，在本地計(jì)算全網(wǎng)的主干網(wǎng)絡(luò)及路由信息，構(gòu)建如圖4所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹＠?，?根據(jù)GPS獲得的信息，將非主干節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由分為兩類，若到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的距離小 于到達(dá)最近主干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)距離的2倍，則按照基于地理信心路由協(xié)議，直接尋找離目的節(jié)點(diǎn) 更近的下一跳節(jié)點(diǎn)；否則，則將該路由指向最近的環(huán)路的節(jié)點(diǎn)，具體實(shí)現(xiàn)可以設(shè)置一條指向 主干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的默認(rèn)路由，只要不滿足上述距離條件，均按照此默認(rèn)路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。圖4中帶標(biāo)識(shí)的節(jié)點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)主干節(jié)點(diǎn)，他們組成直線或者環(huán)形結(jié)構(gòu)，并且可能出現(xiàn)像N3、
N6所示的不同網(wǎng)絡(luò)主干直接的交匯節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也會(huì)存在互不聯(lián)通的網(wǎng)絡(luò)主干鏈路，由于本發(fā) 明只考慮在存在主干的網(wǎng)絡(luò)部分使用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)，所以主干網(wǎng)絡(luò)分段聯(lián)通不影響本發(fā)明中 使用的網(wǎng)絡(luò)編碼策略。3、利用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸調(diào)度在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中不同的通信鏈路采取不同的傳輸策略。對(duì)主干傳 輸路徑上的相向傳輸數(shù)據(jù)按照網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)編碼傳輸，對(duì)于其他通信鏈路，數(shù)據(jù)傳輸仍按照 普通分組轉(zhuǎn)發(fā)方式傳輸。 一旦數(shù)據(jù)被送到主干網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸，就要針對(duì)所有的相向傳輸數(shù) 據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼，流程如圖5所示。節(jié)點(diǎn)初始化時(shí)首先判斷節(jié)點(diǎn)的類型，若節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中的 主干節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)接管所有經(jīng)過它的數(shù)據(jù)傳輸并進(jìn)行查找，看是否存在相向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，若 存在則進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸單元的編碼傳輸，若不存在則直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，對(duì)一對(duì)或者一個(gè)數(shù)據(jù) 單元處理完畢，則繼續(xù)查找正在進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸；若節(jié)點(diǎn)是普通節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)按照常規(guī)的方 法轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，不進(jìn)行數(shù)據(jù)的編碼傳輸。數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆酚杀砭S護(hù)按照以下策略，利用無線網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，在路由協(xié)議的報(bào)文中添 加一項(xiàng)節(jié)點(diǎn)類型的標(biāo)識(shí)字段，這樣在節(jié)點(diǎn)維護(hù)路由表時(shí)考慮維護(hù)3跳以內(nèi)到任何節(jié)點(diǎn)的路由， 和一個(gè)到主干節(jié)點(diǎn)的路由。此處為得到網(wǎng)絡(luò)的全局信息，需要使用全局的鏈路狀態(tài)協(xié)議作為 網(wǎng)絡(luò)基本路由協(xié)議。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說， 在不脫離本發(fā)明方法原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無線自組織網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于包含以下步驟1) 在無線網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建由主干節(jié)點(diǎn)組成的直線形和/或環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主干傳輸鏈路；2) 在網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)于在主干傳輸鏈路上相向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，先進(jìn)行編碼，然 后再繼續(xù)傳輸，最后由收到該編碼數(shù)據(jù)的下一節(jié)點(diǎn)對(duì)該數(shù)據(jù)解碼；對(duì)于主干傳輸鏈路上的 非相向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以及在非主干傳輸鏈路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，則直接轉(zhuǎn)發(fā)。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無線自組織網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于: 所述步驟2)進(jìn)一步包括以下子步驟2. 1)中間節(jié)點(diǎn)判斷自己的節(jié)點(diǎn)類型；2.2) 若是普通節(jié)點(diǎn)，則直接轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；2.3) 若是主干節(jié)點(diǎn)，則接管所有經(jīng)過它的數(shù)據(jù)傳輸；2.4) 査找是否存在相向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，若存在，則對(duì)其先進(jìn)行編碼，然后再繼續(xù)傳輸; 若不存在，則直接進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；2.5) 對(duì)一對(duì)或者一個(gè)數(shù)據(jù)單元處理完畢后，轉(zhuǎn)步驟2.4)，繼續(xù)査找正在進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無線自組織網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述編碼是指主干節(jié)點(diǎn)對(duì)相向傳輸?shù)膬蓚€(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行異或運(yùn)算；所述解碼是指主干節(jié)點(diǎn)的下一節(jié)點(diǎn)對(duì)收到的一個(gè)數(shù)據(jù)和一個(gè)經(jīng)過編碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行異 或運(yùn)算。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無線自組織網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于: 所述主干節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中滿足閾值M^a t3+PV^的節(jié)點(diǎn)，其中，t為節(jié)點(diǎn)在線時(shí)長(zhǎng)，V為節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速度。
5. 如權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無線自組織網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于: 所述步驟l)進(jìn)一步包括以下子步驟1.1) 確定主干節(jié)點(diǎn)；1.2) 主干節(jié)點(diǎn)向全網(wǎng)廣播此消息，同時(shí)接收全網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)類型更新的消息；1.3) 利用位置定位裝置和與位置信息相關(guān)的路由算法，在本地計(jì)算全網(wǎng)的主干 網(wǎng)絡(luò)及路由信息，從而構(gòu)建直線形和/或環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主干傳輸鏈路。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無線自組織網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方法，它通過控制無線自組織網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議，構(gòu)建相對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定鏈路組成的直線和/或環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主干傳輸鏈路，通過網(wǎng)絡(luò)編碼進(jìn)行高效數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明包括以下步驟1)在無線網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建由主干節(jié)點(diǎn)組成的直線形和/或環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主干傳輸鏈路；2)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)于在主干傳輸鏈路上相向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，先進(jìn)行編碼，然后再繼續(xù)傳輸，最后由收到該編碼數(shù)據(jù)的下一節(jié)點(diǎn)對(duì)該數(shù)據(jù)解碼；對(duì)于主干傳輸鏈路上的非相向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以及在非主干傳輸鏈路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，則直接轉(zhuǎn)發(fā)。本發(fā)明在無線自組織網(wǎng)絡(luò)路由計(jì)算和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程中結(jié)合可以利用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖偻ǖ?，從而?shí)現(xiàn)無線自組織網(wǎng)絡(luò)中高效數(shù)據(jù)傳輸。
文檔編號(hào)H04L12/56GK101146049SQ20071017663
公開日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月31日
發(fā)明者劉昭屹, 威 吳, 忠 周, 靖 曹, 趙沁平 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)