[发明专利]无线多跳网络中基于网络编码的背压调度方法

说明书

本发明公开了无线多跳网络中基于网络编码的背压调度方法，包括：构建表示流之间编码关系的编码机会概率矩阵；将编码机会概率矩阵作为邻接矩阵构建网络编码图，并将基于网络编码的背压调度问题转化为最大权重团问题；搜索网络编码图中权重和最大的团W_max并对团W_max中的顶点流进行编码。本方法将流间网络编码与背压调度相结合，以最大化编码后选择最大权重团为目标，与传统的不考虑网络编码的背压调度算法相比，自然释放更多背压，提高了网络吞吐量；通过限定选择最大顶点权重次数n来限制搜索到的最大权重团个数；同时限制在每次找到最大权重顶点之后，再寻找包含此顶点的最大权重团的最大团大小m，从而进一步较低计算复杂度。

技术领域

本发明涉及无线多跳网络中节点的调度方法，尤其涉及基于网络编码的背压调度方法，属于网络编码技术领域和无线通信资源调度技术领域。

背景技术

背压算法用在无线多跳网络资源分配和路由调度中，是众所周知的跨层调度算法。他由Tassiulas和Ephremides在IEEE Trans.Auto.Control,vol.37,no.12,Dec.1992,pp.1936–48上所发表的论文“Stability Properties of Constrained QueueingSystems and Scheduling Policies for Maximum Throughput in Multihop RadioNetworks”中提出，已经证明是吞吐量最优的。由背压调度算法获得的调度策略能达到任意其它资源分配策略所支持的到达速率，背压算法已经被用在拥塞控制和有效的路由协议中。

然而在广泛应用之前，有很多问题急需解决，例如如何有效降低端到端时延、如何有效降低队列复杂度、如何取得有效的跨层设计、如何提高网络的吞吐量等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供基于网络编码的背压调度方法，能够使得每次调度释放更多的背压，提高了网络的吞吐量，减小延时。

为解决上述技术问题，本发明提供无线多跳网络中基于网络编码的背压调度方法，其特征是，具体包括：

(1)构建表示流之间编码关系的编码机会概率矩阵；

(2)将步骤(1)确定的编码机会概率矩阵作为邻接矩阵构建网络编码图，并将基于网络编码的背压调度问题转化为最大权重团问题；

(3)搜索网络编码图中权重和最大的团W_max并对团W_max中的顶点流进行编码。

进一步地，构建表示流之间编码关系的编码机会概率矩阵时考虑有干扰模式和无干扰模式。

更进一步地，在无干扰模式下，流之间满足编码条件就可以编码；在有干扰模式下，满足编码条件的流能否编码由编码机会概率决定。

再进一步地，构建表示流之间编码关系的编码机会概率矩阵的具体步骤为：

S1：在无干扰模式下，满足编码条件的流之间的编码机会概率为1；

S2：在有干扰模式下，满足编码条件的流之间的编码机会概率是区间(0,1)上的随机小数；

S3：设置编码门限值δ，大于等于此门限时可编码，其编码机会概率设置为1，否则不可编码，其编码机会概率置0；根据确定的流之间的编码机会概率确定编码机会概率矩阵P。进一步地，步骤S3将有干扰和无干扰模式用编码机会概率矩阵统一起来，构建网络编码图并将基于网络编码的背压调度问题转化为最大权重团问题具体包括：