[发明专利]带有编码冗余控制的数据转发方法

说明书

技术领域

本发明属于无线网络数据转发技术领域，涉及一种带有编码冗余控制的数据转发方法。

背景技术

区别于传统移动自组织网络的数据转发机制，间断连接无线网络充分利用节点移动带来的相遇机会，以更加灵活的“存储-携带-转发”模式实现数据传输，适用于节点稀疏、移动频繁及连接具有间断特性的应用环境。与其他无线网络类似，间断连接无线网络也具有资源有限性的特点，因此，数据转发方法是间断连接无线网络的关键技术之一，合理高效的数据转发方法能够提高网络整体性能。

近年来，研究人员发现在间断连接无线网络数据转发过程中引入网络编码方法能够最大化网络吞吐量，且较大程度上降低瓶颈链路对于数据转发的影响，提高网络传输效率。考虑到实现复杂度，间断连接无线网络广泛采用随机线性网络编码方式转发数据，其核心思想是转发节点不断对原始数据副本进行线性加权融合迭代，直至目的节点能够恢复原始数据。但是，对于资源有限的间断连接无线网络来说，此种方式将产生大量的迭代冗余副本，极大地占用了网络资源。

针对迭代冗余副本导致的网络性能下降问题，目前已有的基于网络编码数据机制主要有：(1)NTC机制（参见文献Z.Song,J.Su,W.Peng,etal.,NTC:Towards Efficient Network Coding in Delay Tolerant Networks[C],In Proc.Innovative Mobile and Internet Services in Ubiquitous Computing(IMIS),Fifth International Conference,2011.）：该算法中预先设定编码融合数据和原始数据副本的比例，当网络中编码融合数据满足译码要求时，节点将不再继续编码数据，迭代冗余副本得到了控制；(2)HubCode(Hub-based forwarding using network coding)机制（参见文献S.Ahmed,S.Kanhere,HUBCODE:hub-based forwarding using network coding in delay tolerant networks[C],Wireless Communications and Mobile Computings,2011.）：该算法选择具有高连通度的节点作为编码中继节点，仅编码中继节点执行编译码操作，进而完成数据转发，从而达到降低网络迭代冗余副本的目的。但是，这两种编码数据转发机制未能对传输过程中参与迭代编码的数据进行实时管理，当数据的携带节点活跃程度较高时，该数据将多次参与中继节点的编码融合过程，长时间占用节点缓存、传输机会等网络资源，导致有限的网络资源无法得到合理利用，且随着网络运行时间逐渐增加，数据迭代冗余副本数量也将随之上升。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种带有编码冗余控制的数据转发方法，在该方法中，节点采用基于历史信息的混合估计方法预测相遇持续时间并实时地估计传输容量，进而，根据当前的网络状态信息准确地量化编码融合数据的冗余程度，以最大化资源利用率为目标完成编码融合数据转发。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种带有编码冗余控制的数据转发方法，包括以下步骤：步骤一：对间断连接无线网络进行初始化；步骤二：预测节点相遇持续时间；步骤三：估计节点间的传输容量；步骤四：数据编码机会判断及编码冗余控制数据转发。

进一步，步骤一中：在网络运行刚开始时，对网络中所有节点设定标志位Flag，使其为数据转发过程提供依据，普通节点标志位Flag_i=0，编码中继节点标志位Flag_i=1；分别记录节点首次的相遇时间t₀和离开时间t₁，并计算节点的首次相遇持续时间X₀＝t₁-t₀。

进一步，步骤二中：利用基于历史信息的混合估计方法预测下一时刻节点相遇持续时间X_i+1。

进一步，以α,1-α(0＜α＜1)为权重对相遇持续时间进行加权平均，即其中表示下一时刻节点相遇持续时间的估计值，X_i为当前时刻相遇时间的实际值，S_i和S_i-1分别表示当前时刻及前一时刻的指数平滑值，且初始值S₀为原时间序列的第一项，即首次相遇时间，α为平滑系数。