[发明专利]一种提升实时数据流中无线机会网络编码增益的延迟机制

权利要求书

1.一种提升实时数据流中无线机会网络编码增益的延迟机制，其特征在于它包括以下步骤：

(1)对于最大可取得编码度为G^M的单一编码组,当可取得的编码度小于M时，延迟策略将表明待参与编码的数据包是否在当前时刻被发送，如果不发送，延迟策略将延迟这些数据包的传输一个时隙、并等待即将到来的编码机会。

(2)在机会网络编码中,编码节点将非空虚队列中的队首数据包编码在一起，r_c(p)表示数据包p当前在其延迟时间限制前还剩下的时隙数，t_T(p)表示如果包p被调度发送并被投递到包p的目的节点所需要的延迟要求，留给延迟策略剩余的时隙数ω(p)由下式计算得到，

其中，Ω(p)＝0表示数据包p的发送将被再延迟一个时隙，HL(i)表示虚队列Q_i的队首数据包；同时，表示虚队列Q_i(1≤i≤M)在时隙n为空，反之，表示虚队列不为空，然后，基于虚队列的状态，将这个逐步调整编码度的问题归结为一个有限阶段马尔科夫决策过程(FH-MDP)，该模型包括了决策阶段数N，状态集合S，决策集合A，直接回报转移概率和优化目标。

(3)确定决策阶段数N，在一个延迟等待周期的开始，将步数N定义为集合中，对其中的任何一个包，取r_c(HL(i))-t_T(HL(i))的最小非负值,决策阶段数N由以下公式确定。

(4)确定状态集合S，对于网络编码组G^M，如果表示虚队列Q_i在时隙n末的长度，状态s_n由如下公式给出：

由如下公式给出，

(5)确定决策集合A，在时隙n末，编码节点可以从决策空间A中选择的决策种类包括a_n∈A＝{0,1}：a_n＝1表示发送；a_n＝0表示不发送两种选择。

(6)确定直接回报在选择了决策a_n后，系统状态从状态s_n转移到状态s_n+1时的回报由下式计算得到,

根据转移概率直接回报由下式计算得到。

(7)确定转移概率在一个等待周期内，采用决策a_n，状态从当前的s_n转移到状态s_n+1时的状态转移概率可以基于每个虚队列相应的包到达概率来加以计算,给定虚队列i的包到达概率服从参数为包的到达概率P_i的伯努利模型，则系统状态转移概率由下式计算得到。

(8)确定优化目标,优化目标就是最大从步数n到N-1总的期望回报，由下式给出,如果满足

其中的{n＞N-1}是表示已经达到最大决策阶段数，即使编码度仍然没有达到编码度的最大值M，继续延迟数据包的传输可能导致数据包的超时，该决策过程需要终止；是表示，当编码度达到最大值M时，继续延迟数据包的传输是没有意义的，该决策过程需要终止；同时，当条件满足时，表示此时的发送队列已满，继续延迟数据包的发送将可能导致拥塞丢包，因此该决策过程需要终止。

(9)确定最优决策,最优决策由下式给出。

(10)确定多个编码组共存时的调度，|G_j|表示网络编码组G_j中含有的虚队列数目，在一个含有m个网络编码组的编码结构中，总共有|G₁|+|G₂|+K+|G_m|条流，表示网络编码组G_j中的第ith个虚队列，1≤i≤|G_j|,1≤j≤m，属于网络编码组G_i的包集合C_i的剩余时间紧迫性D(i)由下式计算得到，

其中，T(p)表示包p到达编码节点时它的延迟限制，r_c(p)表示包p在延迟限制条件下的剩余时间；

调度策略的调度发送顺序由剩余时间紧迫性来决定，具有最大剩余时间紧迫性的网络编码组将被选中，从而该网络编码组对应的可编码包集合将被优先调度发送，调度策略可以由下式确定，

i＝argmax_1≤i≤mD(i),

i表示可编码包集合C_i被选中并且其相应的编码包被调度发送。