[发明专利]基于网络编码续航的多跳无线网络传输方法

说明书

本发明公开了一种基于网络编码续航的多跳无线网络传输方法，其具体步骤包括：1、对待发送的数据包分组；2、生成编码数据包；3、发送编码数据包；4、循环冗余校验；5、转发编码数据包；6、对出错编码数据包续航；7、提取编码数据包；8、判断编码数据包个数是否小于N；9、更新接收缓存队列；10、判断系数矩阵的秩是否等于k；11、译码；12、发送反馈信息；13、判断重传次数是否小于最大重传次数；14、生成重传编码数据包；15、判断是否传输完所有组；16、完成数据包的传输。本发明具有降低多跳无线网络数据包传输时延，提高传输成功率的优点。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及无线通信技术领域中的一种基于网络编码续航的多跳无线网络传输方法。本发明可以用于单路多跳和具有时延的实际网络中，实现了网络编码续航的、动态的多跳无线网络传输流程控制。

背景技术

单路多跳无线网络是由一个发送端、一个接收端和若干个中继节点组成的线性网络。单路多跳无线网络中的数据包是由发送端生成并发送，经过中继节点转发，最后到达无线网络中的接收端。在实际的无线通信中，无线信道受各种因素影响，数据包在信道传输过程中可能存在丢失的情况。自动重传请求ARQ(Automatic-repeat-request)和纠删码EC(Erasure code)是解决信道丢包问题的两种主要方法。但在ARQ中，每个数据包的反馈要占用网络资源且存在时延，在信道性能较差的情况下，反馈带来的开销也是极大的。纠删码中，如数字喷泉码DF(Digital Fountain Code)在传统的路由网络中能保证单跳丢包信道上的数据可靠传输，但其无法解决多跳丢包网络上的丢包累积问题，而且会产生较多的编码冗余。网络编码NC(Network Coding)最初是由Ahlswede等在2000年提出的，其实质是允许中继节点在处理其接收到的信息之后再执行转发操作。由于网络中的中继节点具备了编码能力，且接收端通过编码包之间的相关性进行译码，译码成功率大大提高，解决了多跳网络中的丢包累积问题，减少数据包重传次数，提高网络吞吐量和数据传输的可靠性。

西安交通大学在其申请的专利文献“一种在多跳传输系统中基于BATS码的高效编码设计方法”(申请日：2020年07月08日，申请号：2020106536592，公开号：CN111917512A)中公开了一种在多跳传输系统中基于BATS码的无线网络传输方法，来解决多跳无线网络传输中的编码冗余和低效率问题。该方法的实现步骤为：第一，将原始文件划分成k个等长的原始数据包。第二，发送端将k个等长的原始数据包采用BATS码的高效编码设计方案进行BATS码的外码编码，得编码包。第三，将步骤二得到的编码包通过无线信道发送至中继节点。第四，中继节点接收编码包，对属于同一批次的编码包使用BATS码内码编码，得重新编码的编码包。第五，中继节点将重新编码的编码包发送至下一个中继节点。第六，接收端寻找属于同一批次的编码包，再对同一批次的编码包进行迭代译码，然后对同一批次的编码包进行高斯消元译码，得原始数据包。该方法存在的不足之处是有两点：其一，发送端将k个数据包编码成N个数据包，N通常是个很大的值，接收端需要收到至少N个包才能开始译码，而且发送端需要等到该组数据包译码完成才能继续发送下一组数据包，使得多跳无线网络整体的传输时延较大。其二，中间节点要对同一批次的编码包进行内编码，一旦同一批次内有编码包丢失，会影响目的节点中同一批次内编码包的秩，进而影响目的节点译码，使得多跳无线网络的传输成功率下降。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提供一种基于网络编码续航的多跳无线网络传输方法，以解决多跳无线网络传输的高时延问题，同时提高网络传输成功率。