[发明专利]一种分簇、流量分配、编码协商和数据转发方法及装置

说明书

本发明公开了一种分簇、流量分配、编码协商和数据转发方法及装置，该方法的网络节点能够发现潜在的逆向数据流，创造网络编码机会。该方法对网络节点进行分簇，将数据流量分配到编码路径上，选取编码链路的中间节点进行物理层网络编码，以减少数据传输次数。本发明能够在传输中创造网络编码机会，兼顾网络整体效能，并且能够减少网络中的传输次数，提高吞吐量和延长网络生命周期。

技术领域

本发明涉及一种分簇、流量分配、编码协商和数据转发方法及装置，属于无线网络通信技术领域。

背景技术

现代通信技术中，无线通信技术的研究变得越来越重要，越来越趋于实用。在无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)中，所需要传输的数据量越来越大，这对本身硬件条件有限的传感器来说是巨大的挑战。

无线传感器网络数据传输的方式是多跳存储转发，参与数据传输的中间节点只负责转发数据。R Ahlswede等人于2000年提出的网络编码理论推翻了传统路由存储转发的核心操作。网络编码是一种融合了路由和编码的信息交换技术，它的核心思想是在网络中的各个节点转发数据前，对数据进行线性或者非线性的处理。目的节点在收到足够多的编码数据包后，进行解码操作，以获取数据。根据图论中的最大流-最小割定理，通过网络编码，可以是网络达到多播路由传输的最大容量，提高数据的传输效率从而提高网络的吞吐量。在无线网络中应用网络编码可以带来吞吐量、安全性和鲁棒性等增益。特别是在带宽和能量有限的WSN网络中，网络编码带来的提升很具有实用性。

对于采用不同路由形式的网络，最通用有效的应用网络编码的方法是利用逆向数据流，当中间节点上存在方向相反的数据链路时可对数据进行编码操作(例如，异或运算)再广播给相邻节点，链路端的目的节点可以通过自身数据解码数据包以获取需要的数据。通过这种操作可以减少网络中的数据传输次数，提高吞吐量。但是，被动等待编码机会的方式会错过很多潜在的编码机会，造成网络吞吐量无法进一步提高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种分簇、流量分配、编码协商和数据转发方法及装置。该方法可以主动创造编码机会，兼顾网络整体效能，优化分配流量，从而减少网络传输次数，提高网络吞吐量和延长生命周期。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种基于逆向流的网络节点分簇方法，每个所述网络节点包括一个范围通信信息表、出数据流表和入数据流表，其中，范围通信信息表RangeTable包含本网络节点通信范围内的网络节点号rid和本网络节点通信范围内的网络节点的入数据流表rid_RangeIntable，出数据流表OutTable包含以本网络节点为起始点的数据流的终止网络节点号outid和以本网络节点为起始点的数据流的终止网络节点通信范围内的网络节点号outrid，入数据流表InTable包含以本网络节点为终止点的数据流的起始网络节点号inid；

对于任一网络节点，其分簇方法包括如下步骤：

步骤1，遍历本网络节点的InTable中的每个inid，查找OutTable，找出和inid相同的outid，如果成功，执行步骤2；否则，查找OutTable，找出outrid和inid相同的outid，如果成功，执行步骤3；否则，遍历RangeTable的rid，根据rid_RangeIntable_inid，在OutTable中找出outrid和rid_RangeIntable_inid相同的outid，如果成功，执行步骤4；否则，结束分簇；其中，rid_RangeIntable_inid表示以rid_RangeIntable中网络节点为终止点的数据流的起始网络节点号；

步骤2，如果满足设定条件，则把本网络节点和查找到的outid对应的网络节点分为一簇并生成簇号，否则结束；

步骤3，如果满足设定条件，则把本网络节点、查找到的outid对应的网络节点和相应的inid对应的网络节点分为一簇并生成簇号，否则结束；