[发明专利]无线网络多路路由网络传输方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信网络领域，涉及网络编码技术和多路路由技术，具体地说是针 对一个有N个移动用户、M个中继节点和L个目的节点的无线通信网络，设计一种能提 高网络吞吐量和移动用户传输性能的多路路由网络传输方法。

背景技术

利用中继帮助移动用户转发数据，可获得额外的分集增益，改善接收端的误比特BER 性能。传统中继方案一般采取单一路由设定，节点间的路由相对固定，使得信息融合的 可能性大大减少。而如果采用多路路由设置，可以大大提高网络编码概率，解决传统中 继方案的容量瓶颈。

网络编码通过对多条输入链路上收到的数据信息进行一定的线性或非线性编码， 能够提高网络吞吐量、减少数据包的传输次数、增强网络的容错性和鲁棒性，从而在 无线通信网络中有非常好的应用前景。

图1所示是1个源节点，4个中继节点和2个目的节点的经典无线中继网络编码网络，

图1(a)没有使用网络编码，X节点在收到消息b₁和b₂后，需要将消息b₁和b₂分两次向目的 节点发送，而图1(b)能明显地看出应用网络编码能够在W节点和X节点进行信息融合， 减少了节点传输次数，带来了吞吐量增益。

当前，当无线通信网络中存在M个中继节点时，往往采用单一路由方式，这使得网 络编码的机会减少。随着机会主义路由(S.Biswas and R.Morris.“ExOR： Opportunistic Multi-hop Routing for Wireless Networks”.in Proc.of ACM SIGCOMM，2005.)理论的提出，COPE(S.Katti，H.Rahul and WJ.Hu.“XORs in the air： practical wireless network coding”.IEEE/ACM Transactions on Networking (TON).June 2008.)等网络编码方案相应被提出，在COPE协议中，每个节点对传输媒体 进行侦听，获得它邻居节点的状态信息，决定进行编码的机会，并在本地的缓存结构内 进行编码，然后进行基于机会的路由。COPE协议要求每个节点利用本地信息各自决定哪 些数据包需要进行编码以及如何进行编码。然而该协议需要节点在收到消息后再次发 送本地的消息给邻居节点，增大了网络传输次数和时延，如果网络出现拥塞，可能就会 耗费较多的节点存储空间。最近的OMNC(X.Zhang，B.Li.“Optimized Multipath Network Coding in Lossy Wireless Networks”.IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS，VOL.27，NO.5，JUNE 2009.)方案又对现有方案提出了改进， 在传输过程中增加了速率控制，但是该方案依然存在时延过长，对节点要求过高，在 拥塞状况下网络性能衰落过快的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述COPE，OMNC等现有技术的缺陷，针对无线通信网络中 存在多个中继节点的情况，提出无线网络多路路由网络传输方法，以减少网络节点消息 传输次数，降低时延，提高网络吞吐量和中继节点的转发效率，改善目的节点的性能。

实现本发明的技术思路是：由源节点发送相应的初始包，网络中的每个节点根据初 始包判定自己在网络中所要承担的任务，确定相应的多路路由，以及每个节点的存储设 置。网络建立后，每个节点根据邻居节点的消息进行最优编码和本地存储控制。使用新 的MAC协议，硬件协议，路由协议等将网络进行优化。其传输步骤包括如下：

A.网络初始化步骤：源节点发送初始数据包，各个中继节点根据初始数据包的内容， 判定自己的级数并且确定高一级的邻居节点；目的节点发送初始数据包的应答包，各个 中继节点根据初始数据包的应答包确定低一级的邻居节点，组成网络；

B.数据传输步骤：

B1.中继节点收到一个数据包后，首先判断该数据包的包标志位，如果该包为消息 包，则转B2；如果该包为请求重发包，则转B8；如果该包为切断连接包，则转B9；

B2.根据消息包的信息判断发送节点级数，如果发送节点的级数比当前节点的级数 低，转B3，如果发送节点的级数大于或等于当前节点的级数，则转B7；