[发明专利]一种采用网络编码的网络传输方法

说明书

技术领域

本发明属于网络信息传输方法，尤其涉及一种采用网络编码的网络传输方法。

背景技术

2000年R.Ahlswede等提出网络编码(Network Coding)，见R.Ahlswede，N.Cai，Shuo-Yen Robert Li and R.W.Yeung.Network information flow.IEEE Trans.Inform.Theory，46(4)：1204-1216，July 2000，其主要特点就是允许网络中间节点参与编码，当网络中间节点采用网络编码后，只要多播(Multicast)接收节点的最大流(Maxflow)不小于源节点信息个数，所有这些多播接收节点均能同时恢复源节点发出的信息。这在仅用纯路由的情况下是不一定能达到的，可见，网络编码能够提升网络的吞吐量。目前网络编码已经应用于许多领域，如P2P、内容分发、应用层多播和无线多跳网络等。

2003年T.Ho等提出的“随机网络编码”(RandomNetwork Coding)，见T.Ho，M.Medard，J.Shi，M.Eros and D.R.Karger.On randomized network coding.In Proceedings of 41st Annual Allerton Conference on Communication，Control，and Computing，October2003，具有分布式实施的优势，但由于每个节点都参与编解码，带来较大的复杂性，具体体现在对计算量和存储要求：每个接收节点在内存中首先需要解出系数的逆矩阵，所需要的时间复杂性为o(n³)(其中n为文件分块数)，然后通过解方程组来解出原始数据，所需要的时间复杂性为o(n²)。另外，还需要不停地从硬盘中将数据读出，然后解码再存回硬盘，这些操作将占去CPU很大一部分时间。

综上所述，网络编码的引入对CPU和内存量的要求将较为苛刻，对具有计算和存储等可用资源较少的网络节点将造成较大的负担，可引起拥塞而增加传输时延，进而影响采用网络编码的网络整体传输性能。

为清楚阐述本发明，对本发明使用到的基本设置和符号标记作以下说明。

有向多边图G(V，E)：表明网络中节点与节点之间的传输关系，由并行的有向链路构成，其中每条有向链路具有单位容量，本发明中所涉及的链路均为有向链路。V＝{v₁，v₂，Λ，v_υ}为有向多边图中的节点集合，υ为网络中总节点数，E＝{e₁，e₂，Λ，e_ε}为有向多边图中的有向链路集合，ε为网络中总有向链路数。

多播(Multicast)：指一个信源节点s∈V发送数据给多个信宿节点t_k∈V的通信方式，1≤k≤τ，τ为信宿节点数。

多播树：采用多播的传输路径的树状结构，其中不存在环状结构，在有向多边图上形成。

始节点和终节点：指有向链路两端的节点，称有向链路起始的节点为始节点，有向链路终端的节点为终节点。

节点-链路对：是指终节点和与之相连的有向链路所构成的二元组，是本发明中入栈和出栈的基本单元；根据有向链路是否被标记，可分为：

(1)节点-未标记链路对：根据节点是否为网络编码节点，又可以分为网络编码节点-未标记链路对和非网络编码节点-未标记链路对；根据节点是否为信宿节点，也可以分为信宿节点-未标记链路对和非信宿节点-未标记链路对。

(2)节点-已标记链路对：根据节点是否为网络编码节点，又可以分为网络编码节点-已标记链路对和非网络编码节点-已标记链路对。

节点标记：包括两种标记，一种是在构建一棵多播树的过程中确定要使用的节点，给以确定标记；一种是在构建一颗多播树的过程中临时使用的节点，给以临时标记；在构建一颗多播树的过程中尚未使用的节点，不做标记。