[发明专利]一种利用成对流间网络编码机会的数据流时延保障策略

说明书

本发明公开了一种利用成对流间网络编码机会的数据流时延保障策略，包括以下步骤：分组缓存，在IP层与MAC层之间实现中间层协议，缓存IP层到达的分组，为每条数据流建立虚拟队列，发掘数据流间成对编码机会。统计队列信息，在每个调度时长开始时统计每个队列中数据包个数、权重、时延以及数据流成对编码关系。分组调度，利用整数线性规划方法计算分组的最优发送次序和个数。编码发送，对需要编码的分组进行编码，加上编码头部后，发往MAC层接口处。结束本轮调度，当本轮调度时间到期后返回步骤1，继续调度本轮调度期间到达的数据分组。

技术领域

本发明涉及一种利用成对流间网络编码机会的数据流时延保障策略，属于通信领域协议设计领域。当数据流间存在成对流间编码能力时，采用本方法，能够在保证数据流差异性时延约束的情况下，尽可能的提高网络吞吐量。

技术背景

无线网状网(WMN)技术由于其无需基础架构的特点，能够提供低价、广覆盖的网络，被越来越多的用于学校、商场、步行街等室内外应用场景中。然而无线网络的抗干扰性差、链路不稳定的缺点，又使得其难以支持对服务质量要求较高的应用。如今多媒体应用与无线网络的结合越来越紧密，他们对无线通信服务质量要求高,通常有差异性的时延、优先级的需求。网络编码技术，能够很好地结合无线网天然的广播特性，利用网络的大量冗余信息，对数据包编码后集中发送。这一技术被证明能够有效地减少数据流转发次数，提高网络的吞吐量。是保障无线网络中多媒体应用通信质量有效解决方案。其中流间网络编码还具有编码开销小，解码时延短等优点。本文将主要研究流间网络编码，讨论有效降低数据流时延的调度策略。流间编码的基本原理是中间节点对多个来自不同数据流的分组进行编码并一次转发。编码机会依赖于数据流之间的拓扑关系。

本发明主要讨论无线网络中可编码数据流的调度问题，当多条业务流存在不同的时延要求时，如何在保证这些时延要求的情况下提高吞吐量。已有的工作或给出了启发式算法，研究了编码数据流端到端时延，或只研究成对编码，没有考虑到数据流差异性的时延要求。而我们的研究考虑的数据流条件多，编码结构全，提供的解决方案也更完善。

发明内容

本发明的目的是：讨论无线网络中可编码数据流的调度问题，当多条业务流存在不同的时延要求时，如何在保证这些时延要求的情况下提高吞吐量。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种利用成对流间网络编码机会的数据流时延调度方法，其特征是包括以下步骤：

1)建数据流队列缓存IP层到达分组；分组缓存，在IP层与MAC层之间实现中间层协议，缓存IP层到达的分组，为每条数据流建立虚拟队列，发掘数据流间成对编码机会。

2)统计队列信息，在每个调度时长(区间)开始时统计数据流信息，包括每个队列中数据包个数、权重、时延以及数据流成对编码关系。

3)分组调度，利用整数线性规划方法计算分组的最优发送次序。

4)编码发送，对需要编码的数据包分组进行编码，加上编码头部后，将数据包按序发往MAC层接口处；

5)结束本轮调度，当本轮调度时间到期后返回步骤1)，继续调度本轮缓存的数据分组。

上述步骤1)利用节点的两跳邻居信息来发现成对编码机会。利用较小的计算成本，发现较多的编码机会。

上述步骤3)将最大化时延到达之前发送数据分组权重和问题规约为整数线性规划问题，并证明可以求出最优发送次序。

上述步骤5)划定的调度时间段长度根据网络平均时延决定。

数据流时延调度方法具体分为3个阶段：编码机会发现，分组调度和分组编码；