[发明专利]基于位置信息和票据的多路径编码感知无线网络路由方法

说明书

本发明属于无线网络协议技术领域，具体涉及一种基于位置信息和票据的多路径编码感知无线网络路由方法。具有位置服务的无线多跳网络中，当网络有建立路由需要时，节点逐跳地转发路由请求报文(RREQ)，在转发过程中，节点通过计算性价比，在自己的直接和间接邻居中选择性价比最优的作为转发RREQ的下一跳节点。到达间接邻居的路径可以用于实现网络编码以降低数据转发成本。通过这种机制，可以建立具有高编码机会、低代价、多路径的端到端路由；从而达到提高网络吞吐量的目的。

技术领域

本发明属于无线网络协议技术领域，具体涉及一种基于位置信息和票据的多路径编码感知无线网络路由方法。该方法主要用于在网络中按需地建立多路径的具有高网络编码机会、低代价的路由，从而达到提高网络吞吐量的目的。

背景技术

近些年来，无线多跳网络(无线传感器网络、移动Ad hoc网络、无线mesh网络等)领域的相关技术得到了学术界和工业界的广泛关注，并取得了迅猛的发展。其中，网络编码(Network Coding)技术，正日益受到研究人员的关注。

网络编码技术通过在数据传输中合理地对数据包进行编码，已被证明是可以逼近网络容量理论传输极限的有效方法。无线网络中的网络编码的理论和应用有着更加显著的特点：由于无线链路的不可靠性和物理层广播特性，无线网络环境非常适宜网络编码。同样得益于无线介质的广播特性，无线网络中的网络编码尤其能够增加单播流的吞吐量。附图1所示为一无线网络中某三个节点使用网络编码进行通信的例子：节点A、节点B通过节点C的中继相互传递信息P1、P2。采用传统的无线通信方式需要四次传输来完成报文的交换，如附图1(a)所示。但是如果利用无线介质的广播特性，使节点C在接收到P1和P2后，将二者作异或运算后直接广播，则在节点B处，根据接收到的信息可恢复出P1；同理，在节点A处也可以恢复出信息P2。可见采用了网络编码技术后，如附图1(b)所示，只需要三次传输就可以实现传统方式的所有通信要求。

依据这一基本原理可知，当网络中存在两个方向相反但路径重叠的数据流时，在整条路径上，节点均可以利用上述的网络编码方式来转发数据包。而如果在建立路由时能够在有限代价内使两条方向相对的数据流建立起采用同样节点序列组成的路由路径，则在该条路径上将存在大量的编码机会，有利于极大提高网络的吞吐量。

发明内容

本发明是针对无线多跳网络的一种基于位置信息和票据的多路径编码感知无线网络路由方法。

本发明要求：网络中的节点可以是静止的，也可以是移动的；网络中的每个节点配备一个全向天线；网络中的每个节点通信范围有限，与通信范围之外的节点通信时需要其他节点中继；网络中的所有节点周期性与邻居节点交换HELLO报文，每个HELLO报文包含自己的ID、自己的位置信息、当前流经自己的数据流，记录的每个数据流的信息包括该流所经历路径的源节点方向上的节点序列、以及该段路径上每个节点ID及其位置信息。

网络中的每个节点存在三类邻居节点：第一类邻居节点是其直接一跳邻居节点，称作直接邻居节点，对于节点x来说，其直接邻居节点的集合记做Nx；第二类邻居节点是有流相关的路径流经当前节点的每一个上游节点，称作一阶间接邻居节点。第三类是有流相关的路径流经当前节点的直接邻居节点的每一个上游节点，称作二阶间接邻居节点。比如，对于当前节点x，若有一条右向路径P={s1，1，2，...，i，j，x，...d1}流经节点x，则称s1，1，2，...，i为x的一阶间接邻居节点(注意，不包括j)；又比如，路径P={s1，1，2，...，i，j，...d1}未流经节点x，而是流经了节点x的邻居节点j，则s1，1，2，...，i为节点x的二阶间接邻居节点。以下将统称一阶间接邻居节点和二阶间接邻居节点为“间接邻居节点”，除明确指出外，将同等对待。