[发明专利]一种部分节点进行网络编码的传输网络生成方法

说明书

技术领域

本发明属于网络技术领域，涉及一种部分节点进行网络编码的传输网络生成方法。

背景技术

21世纪，全球进入了信息时代，信息的产生和传递非常迅速。网络已经影响了社会生活的方方面面。

随着各种网络应用以及数据业务的不断发展，不论是有线网络的带宽资源还是无线网络的频带资源，变得越来越紧张。迅猛发展的网络应用及业务和有限带宽资源之间的矛盾越来越突出。在此情况下，如何高效利用这些有限的通信资源，成为通信技术发展的焦点之一。研究表明，网络编码能够充分利用网络资源，在不增加系统带宽情况下，可以有效对抗网络的动态变化，大大提高传输网络的带宽利用率，是大规模信息组播传输的优选技术之一，也是缓解该矛盾的有效办法。

网络编码是网络通信领域的一项前沿科技。在网络编码出现以前，有线通信网络和无线通信网络都是采用存储转发的机制来实现数据的传输，即信息传输都是由发送节点通过中间节点，以存储转发的方式传送到接收节点。网络中的节点除了复制接收到的数据以外，一般来说，并不需要做任何数据处理。这样信息传递的方式类似于邮递系统，是最自然的通信方式。但是，在信息量急剧增大的情况下，如实时视频传输，容易产生网络拥塞的问题。

网络编码，其特点是路由交换技术和信息编码技术的融合，其核心思想是网络中的各个节点在收到的各路径的信息后，进行线性或非线性的处理，然后转发给其它节点，中间节点扮演编码器或信号处理器的作用。根据图论中最大流最小割定理，数据发送节点和接收节点不能超过最大流(或最小割)，如果使用传统组播的方式，一般不能达到的上限，通过使用网络编码，组播传输可达到最大流，从而提高了信息传输的效率。

网络编码是一种融合编码和路由的信息交换技术，在传统存储转发的路由方法基础上，通过允许对接收的多个数据包进行编码信息融合，增加单次传输的信息量，提高网络整体性能。但是，网络编码要求整体网络设备的升级换代。通过部分信息流量大的节点采用网络编码的方法，逼近甚至达到全部节点采用网络编码的效果，从而有效地降低了硬件设备的升级的资金投入。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种部分节点进行网络编码的传输网络生成方法，该方法以实现占用较少的网络资源并且完成数据的组播传输为目标。

本发明提供的方法中使用了网络编码。网络编码，其特点是路由交换技术和信息编码技术的融合，其核心思想是网络中的各个节点在收到的各路径的信息后，进行线性或非线性的处理，然后转发给邻居节点。此时，中间节点扮演编码器或信号处理器的作用。根据图论中最大流最小割定理，数据发送节点和接收节点不能超过最大流(或最小割)，如果使用传统组播的方式，一般不能达到的上限，通过使用网络编码，组播传输可达到最大流，从而提高了信息传输的效率。应用网络编码，可以减少组播传输占用的网络资源，提升网络的传输效率。

本发明主要解决的问题是如何选择发送节点和接收节点之间的链路。

本发明方法还提供了一种区分路径优先级的策略，在利用网络编码的同时，尽量减少网络链路的占用量。

本发明方法包括两个步骤：

一是网络中编码节点的设置，通过对指定网络结构中节点的最大带宽进行分析，根据需要设置网络编码节点的比例设置网络中的编码节点，并对编码节点进行硬件的升级；

网络的节点可以分为以下三类，一是路由节点，此类节点的总带宽较小，且在信息的处理上只具备路由转发的功能；二是骨干节点，此类节点的总带宽较大，且在信息的处理上只具备路由器的转发功能；三是编码节点，此类节点的总带宽较大，且在信息的处理上具备网络编码的功能。

设置编码节点主要思想是通过计算节点的最大信息处理量来设置编码节点，使编码节点均匀的分布于网络中。

设置编码节点的具体步骤是：

(1)设置网络中的骨干节点。骨干节点具有较强的信息处理和传输的功能。具体生成方法是：

①计算网络中节点在单位时间内信息的最大传输量，并按照节点单位时间内的信息最大传输量的大小对全部节点进行降序排列，形成降序排列表。

②在降序排列表中选取前N个节点作为骨干节点，N为需要生成的编码节点数量的若干倍。

(2)初始化距离的阈值，以及绝对差值。此阈值表示任意两骨干节点之间的距离，绝对差值表示所选方案的编码节点数量与需要设定的编码节点数量之差的绝对值。

距离的阈值的初始值确定方法是：