專利名稱：基于網(wǎng)絡(luò)編碼的被動(dòng)式動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵游龇椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵游黾夹g(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的被動(dòng)式動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵游龇椒?，可以?yīng)用于網(wǎng)絡(luò)鏈路存在動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能的最大化，必須掌握網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顩r，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳拍軐?shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的高效調(diào)度及優(yōu)化。比如，在大規(guī)模的多播網(wǎng)絡(luò)和P2P網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)調(diào)整與優(yōu)化鏈路流量，最終可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)吞吐量的最優(yōu)化。因此，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膶游黾夹g(shù)具有非常重要的實(shí)用價(jià)值。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的日益膨脹，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，已朝著分布化、非協(xié)作、異質(zhì)管理和基于邊緣控制的方向演變，通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部相關(guān)節(jié)點(diǎn)上采集有關(guān)數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)測(cè)量方法已不能滿足現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)測(cè)量的需求。如何準(zhǔn)確地掌握或預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)行為，已成為網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量與分析方法研究領(lǐng)域的重要目標(biāo)和前提。常規(guī)的基于路由器或路由器協(xié)作的拓?fù)渫茰y(cè)方法，受到網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)權(quán)限的限制，只適合于在具有管轄權(quán)的網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量； 另外，將大量路由器統(tǒng)計(jì)的性能數(shù)據(jù)傳輸給中心網(wǎng)管系統(tǒng)，需消耗大量帶寬，增加了網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。因此，采用網(wǎng)絡(luò)層析技術(shù)推測(cè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)成為近年來(lái)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量的研究熱點(diǎn)，它利用端到端測(cè)量進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼皟?nèi)部性能參數(shù)推測(cè)。網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)是與本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)。它對(duì)網(wǎng)絡(luò)中間匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合操作，例如線性組合，產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)包，通過(guò)對(duì)信宿節(jié)點(diǎn)的接收數(shù)據(jù)進(jìn)行方程組聯(lián)合求解，得到原始的發(fā)送數(shù)據(jù)，不僅減小了數(shù)據(jù)的差異性，增加了網(wǎng)絡(luò)的魯棒性，還實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)吞吐量的最大化。由于編碼碼字本身的攜帶信息的特殊性，網(wǎng)絡(luò)編碼除了用于傳統(tǒng)的多播流量最大等領(lǐng)域外，通過(guò)信宿節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中接收數(shù)據(jù)包的解碼與分析，還可以得到重要的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信息，例如拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。然而，目前將網(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵游鲱I(lǐng)域，主要依靠進(jìn)行主動(dòng)的探測(cè)數(shù)據(jù)包發(fā)送，這不僅消耗網(wǎng)絡(luò)的帶寬，而且很難應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化。因此， 如何較少網(wǎng)絡(luò)層析對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的沖擊，實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵游鼍哂泻芨叩膶?shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的被動(dòng)式動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵游龇椒?，通過(guò)該方法可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膶游鲆约疤綔y(cè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)變化。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下—種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的被動(dòng)式動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵游龇椒?，包括以下步驟1)網(wǎng)絡(luò)各中間節(jié)點(diǎn)在共同有限域內(nèi)選取各自的局部隨機(jī)編碼向量，經(jīng)信源匯聚成編碼本后傳播給信宿節(jié)點(diǎn)；2)信宿節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的信息矩陣?yán)眉m錯(cuò)編碼計(jì)算整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞暮蜻x初始化向量集合；3)網(wǎng)絡(luò)中各間節(jié)點(diǎn)利用編碼本和候選初始化向量集合層層計(jì)算、判斷其上游鏈路的連通性直至信源，得到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。候選初始化向量集合中的初始化向量為信源向所有輸出鏈路傳輸?shù)娜?數(shù)據(jù)包。所述步驟幻具體包括A 信宿節(jié)點(diǎn)判斷第i次迭代中收到的接收向量矩陣是否滿秩并可解碼，是則轉(zhuǎn)向步驟B ；否則丟棄所述接收向量矩陣進(jìn)入下一次迭代；B 對(duì)第i次迭代的接收矩陣進(jìn)行糾錯(cuò)解碼并計(jì)算其錯(cuò)誤矩陣；C 信宿節(jié)點(diǎn)進(jìn)行錯(cuò)誤矩陣的迭代次數(shù)是否大于等于t次，是則進(jìn)入下一步，否則返回步驟A ；D 對(duì)每?jī)纱蔚腻e(cuò)誤矩陣計(jì)算其列向量交集，并將秩為1的列向量交集的列向量加入到網(wǎng)絡(luò)的候選初始化向量集合中。所述步驟幻具體包括a、初始化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D及對(duì)應(yīng)的初始化向量集合，包括信宿節(jié)點(diǎn)、信源節(jié)點(diǎn)、與信宿節(jié)點(diǎn)相連的一跳中間節(jié)點(diǎn)集合、對(duì)應(yīng)于一跳中間節(jié)點(diǎn)集合的初始化向量集合；b、對(duì)一跳中間節(jié)點(diǎn)集合中的非源中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)入步驟d依次迭代，使用編碼本計(jì)算中間節(jié)點(diǎn)的上游輸入鏈路的初始化向量；C、根據(jù)所述初始化向量判斷某條上游候選鏈路的連通狀態(tài)標(biāo)識(shí)是否為真，是則將鏈路連通狀態(tài)標(biāo)識(shí)設(shè)為假，進(jìn)入步驟h ；否則結(jié)束本次迭代，進(jìn)入步驟h ；d、將鏈路連通狀態(tài)標(biāo)設(shè)為假，判斷初始化向量集合中取出的節(jié)點(diǎn)的輸出鏈路對(duì)應(yīng)的初始化向量集合秩是否大于1，是則進(jìn)入步驟e ；否則將鏈路連通狀態(tài)標(biāo)識(shí)設(shè)為假，進(jìn)入步驟h ；e、使用編碼本計(jì)算中間節(jié)點(diǎn)的上游輸入鏈路的初始化向量；f、判斷該初始化向量是否在候選初始化向量集合中，是則進(jìn)入步驟g;否則返回步驟b ；g、將該鏈路連通狀態(tài)標(biāo)設(shè)為真，更新網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前拓?fù)鋱D及對(duì)應(yīng)的初始化向量集合；h、所有中間節(jié)點(diǎn)是否迭代結(jié)束，是則結(jié)束所有迭代；否則返回步驟b。所述方法在網(wǎng)絡(luò)中有節(jié)點(diǎn)加入或離開(kāi)時(shí)，還包括判斷信宿節(jié)點(diǎn)的最小割是否發(fā)生變化，是則進(jìn)入下一步；否則結(jié)束；將編碼本進(jìn)行更新并判斷更新是否成功，是則進(jìn)入下一步，否則結(jié)束；更新候選初始化向量集合并判斷更新是否成功，是則執(zhí)行權(quán)利要求所述的步驟 3)，否則結(jié)束。本發(fā)明可以在不額外增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量開(kāi)銷的前提下，實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵游?；另外還可探測(cè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的拓?fù)鋵游觥?br>

圖1本發(fā)明實(shí)施例提供的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的被動(dòng)式動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵游龇椒ǖ南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本發(fā)明實(shí)施例提供的獲取全網(wǎng)絡(luò)候選初始化向量集合的流程圖；圖3本發(fā)明實(shí)施例提供的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥€原流程圖；圖4本發(fā)明實(shí)施例提供的應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化的流程圖5本發(fā)明實(shí)施例提供的應(yīng)用場(chǎng)景及應(yīng)對(duì)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化的示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)端到端的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包測(cè)量，提供一種被動(dòng)的推測(cè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方法，從而可以評(píng)估鏈路的統(tǒng)計(jì)信息，例如損失速率，并為網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化與網(wǎng)絡(luò)失效診斷提供依據(jù)。參見(jiàn)圖1，圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的被動(dòng)式動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵游龇椒ǖ姆椒鞒虉D。所述方法包括以下步驟101 網(wǎng)絡(luò)各中間節(jié)點(diǎn)ν根據(jù)共同的有限域Fq統(tǒng)一選取各自的局部隨機(jī)編碼向量， 經(jīng)信源s匯聚成為編碼本S后單播或廣播給信宿節(jié)點(diǎn)r ；該編碼本S中的內(nèi)容為對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)各中間節(jié)點(diǎn)ν的局部隨機(jī)編碼向量集合，即S ={sv，V e V]；102 信宿節(jié)點(diǎn)r通過(guò)t次迭代運(yùn)算計(jì)算整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞暮蜻x初始化向量集合Iiv ；103 網(wǎng)絡(luò)中各中間節(jié)點(diǎn)ν根據(jù)編碼本S和候選初始化向量集合Iiv依次迭代計(jì)算、 判斷其一跳上游鏈路e的連通性，直至信源s止，即可還原網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。參?jiàn)圖2，圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例的步驟102中信宿節(jié)點(diǎn)r通過(guò)t次迭代運(yùn)算計(jì)算整個(gè)絡(luò)拓?fù)涞暮蜻x初始化向量集合Iiv的流程圖。該步驟具體包括200 信宿節(jié)點(diǎn)r進(jìn)行迭代，在第i次迭代中收到接收向量矩陣Y(i)；該接收向量矩陣是信宿節(jié)點(diǎn)r接收到的實(shí)際數(shù)據(jù)矩陣，來(lái)自于信源節(jié)點(diǎn)s傳播給信宿節(jié)點(diǎn)r的經(jīng)過(guò)中間節(jié)點(diǎn)編碼后的數(shù)據(jù)；201 判斷該接收向量矩陣是否滿秩并可解碼，是則進(jìn)入步驟203 ；否則進(jìn)入步驟 202 ；202 丟棄該接收向量矩陣，返回步驟200進(jìn)行下一次迭代；203 對(duì)第i次迭代的接收向量矩陣進(jìn)行糾錯(cuò)解碼并計(jì)算其錯(cuò)誤向量矩陣E(i),；對(duì)于t次迭代運(yùn)算的每一次，信宿節(jié)點(diǎn)r使用網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)碼計(jì)算信源信息向量的信息部分M(i)，ie [l，t]，并計(jì)算錯(cuò)誤向量矩陣E(i)r = Y(D1-YWhMG)；其中，Y(i)h為信宿節(jié)點(diǎn)r接收矩陣的前CXC方陣，Y(I)1S剩下的n-C子矩陣， M⑴為信源信息向量的信息部分，大小為CX (n-C)，η為單個(gè)數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度；204 判斷信宿節(jié)點(diǎn)r進(jìn)行錯(cuò)誤向量矩陣E(i),的迭代次數(shù)是否大于等于t次，是則進(jìn)入步驟205 ；否則返回步驟200進(jìn)行迭代；205:對(duì)每?jī)纱蔚玫降腻e(cuò)誤向量矩陣進(jìn)行兩兩交集運(yùn)算得到該錯(cuò)誤矩陣的列向量交集，即η E(J)r ；206 判斷所述錯(cuò)誤矩陣的列向量交集的秩是否為1，即rank(E(i)r Π E(j)r) = 1 是否成立；是則進(jìn)入步驟207 ；否則返回步驟205 ；207 將該列向量交集中的列向量加入到網(wǎng)絡(luò)的候選初始化向量集合Iiv中；對(duì)于信宿節(jié)點(diǎn)r的每?jī)纱蔚鷌，j e {1，. . .，t}，計(jì)算其錯(cuò)誤向量矩陣的列向量交集 E(i)r Π E(j)r，如對(duì)于一對(duì)(i，j) e {1，...，Π E(j)r) = 1，則將E(i)r η E(j^加入到候選初始化向量集合Ivv中；至此，本發(fā)明實(shí)施例計(jì)算并得到了網(wǎng)絡(luò)的候選初始化向量集合Ivv。下面結(jié)合附圖3，對(duì)步驟103所述的還原網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湔f(shuō)明如下，該還原網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞牟襟E具體包括301 初始化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D及對(duì)應(yīng)的初始化向量集合；包括初始化信宿節(jié)點(diǎn)r、信源節(jié)點(diǎn)S、與信宿節(jié)點(diǎn)s相連的一跳中間節(jié)點(diǎn)集合 、對(duì)應(yīng)于一跳中間節(jié)點(diǎn)集合.E的初始化向量集合L ,該^是通過(guò)隨機(jī)編碼本S計(jì)算得到的一跳中間節(jié)點(diǎn)集合E中的初始化向量集合；[；表示當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥€原的狀態(tài),和E表示對(duì)應(yīng)于5中的節(jié)點(diǎn)和鏈路的集合，初始化V為信宿節(jié)點(diǎn)r和它的上游一跳鄰居節(jié)點(diǎn)以及信源s，集合 .初始化為流入信宿節(jié)點(diǎn)r 的所有鏈路，因此G IV, D。初始化集合 :”為所有流入信宿節(jié)點(diǎn)的鏈路上的初始化向量， 即各自線性獨(dú)立的單位向量；302:對(duì)一跳中間節(jié)點(diǎn)集合.E中的非源中間節(jié)點(diǎn)V，進(jìn)入步驟305，依次迭代，使用編碼本S計(jì)算中間節(jié)點(diǎn)的上游輸入鏈路的初始化向量；303 根據(jù)迭代計(jì)算結(jié)果，即上游輸入鏈路的初始化向量，判斷某條上游候選鏈路的連通狀態(tài)標(biāo)識(shí)是否為真，是則進(jìn)入下一步；否則結(jié)束本次迭代、進(jìn)入步驟310 ；其中，鏈路連通狀態(tài)標(biāo)識(shí)初始化為假；304 將鏈路連通狀態(tài)標(biāo)識(shí)設(shè)為假，進(jìn)入步驟310 ；305 將鏈路連通狀態(tài)標(biāo)識(shí)設(shè)為假，從初始化向量集合I:·,中取出中間節(jié)點(diǎn)ν輸出鏈路對(duì)應(yīng)的初始化向量集合U (ei)，. . .，i (ed)}，即中間節(jié)點(diǎn)ν的輸出鏈路對(duì)應(yīng)的沖擊響應(yīng)向量集合，e1; e2, . . . , ed為S中節(jié)點(diǎn)ν的輸出鏈路；306 所述初始化向量集合{i(ei)，...，i(ed)}的秩是否大于1，是則進(jìn)入下一步； 否則返回步驟304 ；307 對(duì)節(jié)點(diǎn)ν的上游輸入鏈路e = (u，v, i)，使用編碼本S計(jì)算鏈路e的初始化向量 i (e), i (e) = Σ J = lj2...d^ (e, ν, e」)i (e」)；具體的，對(duì)于每一節(jié)點(diǎn)ν的上游輸入鏈路e = (u，ν, i)，如果e < E,則使用編碼本 S計(jì)算鏈路e的初始化向量i (e)，否則，返回到步驟304 ；所述初始化向量i (e)是指對(duì)應(yīng)于一條鏈路e，該鏈路e到信宿節(jié)點(diǎn)r的變換向量。 計(jì)算方法為令信源s向所有輸出鏈路傳輸全0數(shù)據(jù)包，鏈路e注入一個(gè)非0數(shù)據(jù)包ζ (e)，信宿節(jié)點(diǎn)r如果收到的接收向量矩陣Y = i (e) ζ (e)，則i (e)為鏈路e上的初始化向量；對(duì)于有Ie1, e2,..., ed}條輸出鏈路的節(jié)點(diǎn)V，其輸入鏈路e上的初始化向量計(jì)算公式為i (e)= Σ J = 1,2...d^ (e，V，ej)i(ej)其中β (e, ν, ej)為節(jié)點(diǎn)ν的局部網(wǎng)絡(luò)編碼向量；所有節(jié)點(diǎn)ν e V的候選局部網(wǎng)絡(luò)編碼系數(shù){ β (u，ν, w),u, we V}是從其局部隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼本Sv中選取的，并且所有局部隨機(jī)編碼本S = {Sv，V e V}是被信宿節(jié)點(diǎn)r先驗(yàn)知道的；308 判斷該初始化向量i(e)是否在候選初始化向量集合Iiv中，是則進(jìn)行下一步； 否則返回到步驟302 ；309:將該鏈路連通狀態(tài)標(biāo)設(shè)為真，更新網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前拓?fù)鋱DG及對(duì)應(yīng)的初始化向量集 T-；如果節(jié)點(diǎn)u《 ,則將節(jié)點(diǎn)u加入到γ中，將鏈路e = e(u, ν, i)加入到E.中，用C = VE和編碼本S來(lái)更新 :·」310 判斷所有中間節(jié)點(diǎn)是否已經(jīng)迭代結(jié)束，是則結(jié)束所有迭代；否則返回步驟 302。本發(fā)明實(shí)施例在結(jié)束所有迭代后，即得到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，從而還原了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒁?jiàn)圖4，本發(fā)明方法在網(wǎng)絡(luò)中有節(jié)點(diǎn)加入或離開(kāi)時(shí)，還包括以下步驟401 現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中有節(jié)點(diǎn)加入或離開(kāi)；402 判斷信宿節(jié)點(diǎn)r的最小割是否發(fā)生變化，如果是，進(jìn)入步驟403 ；否則結(jié)束；403 將網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)局部編碼向量集合，即編碼本S進(jìn)行更新；404 判斷S更新是否成功，如果是，進(jìn)入到步驟405 ；否則結(jié)束。405 更新網(wǎng)絡(luò)候選初始化向量集合Iiv ；406 判斷Iiv更新是否成功，是則進(jìn)入步驟407 ；否則結(jié)束；407 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥€原流程更新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。步驟407獲得更新后的候選初始化向量集合和編碼本后，本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)前述的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥€原流程即可更新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，此處不再詳述，具體詳見(jiàn)圖3及有關(guān)說(shuō)明。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)上述步驟，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)動(dòng)態(tài)拓?fù)渥兓膽?yīng)對(duì)。參見(jiàn)錯(cuò)誤！未找到引用源。，本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括單位容量網(wǎng)絡(luò)中的信源節(jié)點(diǎn)s、信宿節(jié)點(diǎn)r、中間節(jié)點(diǎn)v、vl、u、ul以及鏈路el到el2等。在網(wǎng)絡(luò)鏈路出現(xiàn)隨機(jī)錯(cuò)誤的情況下，通過(guò)信宿節(jié)點(diǎn)r計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的候選初始化向量集合，并依據(jù)隨機(jī)編碼本S，最終可還原網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。下面結(jié)合圖5所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)還原過(guò)程說(shuō)明如下首先，網(wǎng)絡(luò)中各中間節(jié)點(diǎn)v、vl、u、ul從共同的有限域內(nèi)統(tǒng)一隨機(jī)選取局部編碼向量集合，經(jīng)信源s匯聚中間節(jié)點(diǎn)ν、Vl、u、ul的靜態(tài)局部向量集合，形成編碼本S，并單播或廣播給信宿節(jié)點(diǎn)r ；然后信宿節(jié)點(diǎn)r經(jīng)過(guò)t次迭代，在鏈路el. . . el2出現(xiàn)隨機(jī)錯(cuò)誤的情況下， 計(jì)算得到網(wǎng)絡(luò)中的候選初始化向量集合；接著網(wǎng)絡(luò)初始化為信宿節(jié)點(diǎn)r，中間節(jié)點(diǎn)ν、vl，信源節(jié)點(diǎn)s和鏈路e9、elO、ell、el2，各中間節(jié)點(diǎn)ν、vl、U、ul根據(jù)編碼本S判斷其上游某鏈路，例如鏈路e5是否連通，直至信源節(jié)點(diǎn)s，最終網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞玫竭€原；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化，例如節(jié)點(diǎn)v2加入進(jìn)來(lái)，此時(shí)由于信宿節(jié)點(diǎn)r判斷其最小割發(fā)生了變化——由4變?yōu)榱?6 (增加了鏈路el5和el6)——?jiǎng)t更新編碼本和候選初始化向量集合，重新調(diào)用以上過(guò)程，得到鏈路el3、el4、el5和el6，從而最新的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞玫竭€原。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)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(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)編碼的被動(dòng)式動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵游龇椒ǎ卣髟谟?，包?)網(wǎng)絡(luò)各中間節(jié)點(diǎn)在共同有限域內(nèi)選取各自的局部隨機(jī)編碼向量，經(jīng)信源匯聚成編碼本后傳播給信宿節(jié)點(diǎn)；2)信宿節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的信息矩陣?yán)眉m錯(cuò)編碼計(jì)算整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞暮蜻x初始化向量集合；3)網(wǎng)絡(luò)各中間節(jié)點(diǎn)利用編碼本和候選初始化向量集合層層計(jì)算、判斷其上游鏈路的連通性直至信源，得到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的被動(dòng)式動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵游龇椒?，其特征在于，候選初始化向量集合中的初始化向量為信源向所有輸出鏈路傳輸?shù)娜?數(shù)據(jù)包。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的被動(dòng)式動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵游龇椒ǎ涮卣髟谟?，所述步驟2)具體包括A 信宿節(jié)點(diǎn)判斷第i次迭代中收到的接收向量矩陣是否滿秩并可解碼，是則轉(zhuǎn)向步驟 B ；否則丟棄所述接收向量矩陣進(jìn)入下一次迭代；B 對(duì)第i次迭代的接收矩陣進(jìn)行糾錯(cuò)解碼并計(jì)算其錯(cuò)誤矩陣； C 信宿節(jié)點(diǎn)進(jìn)行錯(cuò)誤矩陣的迭代次數(shù)是否大于等于t次，是則進(jìn)入下一步，否則返回步驟A;D 對(duì)每?jī)纱蔚腻e(cuò)誤矩陣計(jì)算其列向量交集，并將秩為1的列向量交集的列向量加入到網(wǎng)絡(luò)的候選初始化向量集合中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的被動(dòng)式動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵游龇椒?，其特征在于，所述步驟3)具體包括a、初始化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D及對(duì)應(yīng)的初始化向量集合，包括信宿節(jié)點(diǎn)、信源節(jié)點(diǎn)、與信宿節(jié)點(diǎn)相連的一跳中間節(jié)點(diǎn)集合、對(duì)應(yīng)于一跳中間節(jié)點(diǎn)集合的初始化向量集合；b、對(duì)一跳中間節(jié)點(diǎn)集合中的非源中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)入步驟d依次迭代，使用編碼本計(jì)算中間節(jié)點(diǎn)的上游輸入鏈路的初始化向量；C、依據(jù)所述初始化向量判斷某條上游候選鏈路的連通狀態(tài)標(biāo)識(shí)是否為真，是則將鏈路連通狀態(tài)標(biāo)識(shí)設(shè)為假，進(jìn)入步驟h ；否則結(jié)束本次迭代，進(jìn)入步驟h ；d、將鏈路連通狀態(tài)標(biāo)設(shè)為假，判斷初始化向量集合中取出的節(jié)點(diǎn)的輸出鏈路對(duì)應(yīng)的初始化向量集合秩是否大于1，是則進(jìn)入步驟e ；否則將鏈路連通狀態(tài)標(biāo)識(shí)設(shè)為假，進(jìn)入步驟 h；e、使用編碼本計(jì)算中間節(jié)點(diǎn)的上游輸入鏈路的初始化向量；f、判斷該初始化向量是否在候選初始化向量集合中，是則進(jìn)入步驟g;否則返回步驟b ；g、將該鏈路連通狀態(tài)標(biāo)設(shè)為真，更新網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前拓?fù)鋱D及對(duì)應(yīng)的初始化向量集合；h、所有中間節(jié)點(diǎn)是否迭代結(jié)束，是則結(jié)束所有迭代；否則返回步驟b。
5.根據(jù)權(quán)利要求1一 4任一項(xiàng)所述的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的被動(dòng)式動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵游龇椒ǎ?其特征在于，所述方法在網(wǎng)絡(luò)中有節(jié)點(diǎn)加入或離開(kāi)時(shí)，還包括判斷信宿節(jié)點(diǎn)的最小割是否發(fā)生變化，是則進(jìn)入下一步；否則結(jié)束； 將編碼本進(jìn)行更新并判斷更新是否成功，是則進(jìn)入下一步，否則結(jié)束； 更新候選初始化向量集合并判斷更新是否成功，是則執(zhí)行權(quán)利要求所述的步驟3)，否則結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的被動(dòng)式動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵游龇椒?，包括以下步驟網(wǎng)絡(luò)各中間節(jié)點(diǎn)在共同有限域內(nèi)選取各自的局部隨機(jī)編碼向量，經(jīng)信源匯聚成編碼本后傳播給信宿節(jié)點(diǎn)；信宿節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的信息矩陣?yán)眉m錯(cuò)編碼計(jì)算整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞暮蜻x初始化向量集合；網(wǎng)絡(luò)各中間節(jié)點(diǎn)利用編碼本和候選初始化向量集合層層計(jì)算、判斷其上游鏈路的連通性直至信源，得到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。本發(fā)明可以在不額外增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量開(kāi)銷的前提下，實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵游觯涣硗膺€可探測(cè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的拓?fù)鋵游觥?br> 文檔編號(hào)H04L1/00GK102546091SQ20111025423
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者徐冠, 戴彬, 楊軍, 秦鵬, 黃本雄 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)