[发明专利]一种利用网络编码和链路相关性的多包洪泛方法

摘要

本发明公开了一种利用网络编码和链路相关性的多包洪泛方法。首先将洪泛流划分成多个页，以页为单位进行洪泛；节点周期性地广播消息序列包记录和更新邻居节点之间的链路质量和链路相关性；源节点或转发节点根据聚合编码增益值确定转发的编码数据包，并根据链路质量更新邻居节点接收单个数据包的情况；接收到数据包的节点不仅更新其本身接收数据包的情况，同时根据链路之间的相关性更新其邻居节点接收单个数据包的情况，负责广播数据包给未被覆盖节点，通过设置定时器确定各节点转发的优先级；网络所有节点都已被覆盖，则终止数据包传输，结束洪泛任务。本发明融合网络编码和链路相关性的优点有效地解决了多包洪泛问题，其在性能上具有一定的优势。

主权项

一种利用网络编码和链路相关性的多包洪泛方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：S1对于多包洪泛任务，首先将洪泛流划分成多个页，以页为单位进行洪泛；所述的页为包含多个数据包的一个分组；S2节点周期性地广播消息序列包用来记录和更新邻居节点之间的链路质量和链路相关性，该步骤在洪泛过程中一直执行；所述的链路质量表示为接收节点从发送节点收到的数据包个数比发送节点的总发包个数；所述的链路相关性的定义是，在节点v收到节点u发送的广播包时，节点k同样收到该包的概率，表示为P_u(k|u)；链路相关性的计算表达式如下：是节点N_j对第i个消息包的接收情况的位表示；如果N_j收到来自节点u的数据包，则否则M表示节点u的总发包个数；S3源节点或转发节点根据聚合编码增益值确定转发的编码数据包，并根据链路质量更新邻居节点的单包覆盖率，单包覆盖率为节点接收到单个数据包的概率；聚合编码增益值定义为发送节点的每个邻居节点收到数据包并成功获得有用数据包的个数的期望总和，其公式如下：${\mathrm{Gain}}_u\left(\mathrm{\Ω}\right)=\underset{k\∈N\left(u\right)}{\mathrm{\Σ}}l(u,k)\·P_{\mathrm{decode}}^k\left(\mathrm{\Ω}\right)$Gain_u(Ω)表示编码包Ω的聚合编码增益值；l(u,k)表示节点u到k的链路质量，表示节点k在成功收到编码包Ω的情况下能够获得一个有用数据包的概率；所述的编码数据包是将页内的数据包进行异或编码操作，对于包含PageSize个数据包的页，编码数据包的个数为2^Pagesize‑1；S4接收到数据包的节点可更新发送节点的单包覆盖率，及其本身的单包覆盖率，同时根据链路相关性更新其邻居节点的单包覆盖率；接收节点u更新发送节点v的单包覆盖率步骤为：将节点v的单包覆盖率赋值为1，即(i＝1,2,...,Pagesize)接收节点u更新其自身单包覆盖率的步骤为：节点u将接收到的编码数据包与节点u已接收数据包进行异或操作，如果获得有用数据包p_i，则${\mathrm{Cov}}_u^u\left(i\right)=1,$否则，${\mathrm{Cov}}_u^u\left(i\right)=0;$接收节点u根据链路相关性更新邻居节点k的单包覆盖率，其公式如下：${\mathrm{Cov}}_u^k\left(i\right)\←{\mathrm{Cov}}_u^k\left(i\right)+P_v\left(k\right|u)\·P_{\mathrm{decode}}^k(\mathrm{\Ω},i)$P_v(k|u)是节点u和k之间的链路相关性，表示在节点u看来，其邻居节点k收到并成功获得有用包p_i的概率；S5将接收到页内所有数据包的节点称为已覆盖节点，已覆盖节点负责广播数据包给未被覆盖节点，通过设置定时器决定各已覆盖节点转发的优先级；S6节点记录未被覆盖的邻居节点集合U，当集合U为空，则该节点终止数据包传输；若网络中所有节点的未被覆盖的邻居节点集合U都为空，则结束洪泛任务；否则继续执行步骤S2至S5；初始时，节点u的所有邻居节点都未被覆盖，当邻居节点k成为已覆盖节点，则将节点k从u的集合U(u)中移除，直到u的所有邻居节点都已被覆盖，则U(u)＝Φ。