[发明专利]水声通信网络中基于会话间网络编码的路由方法

摘要

本发明公开了水声通信网络中基于会话间网络编码的路由方法，本方法直接利用数据包的传输建立并选择路由，节点在收到数据包时首先判断是否需要解码，然后遍历邻居节点列表，对于每个候选邻居节点遍历路由表，判断当前的包和路由表中已有的数据包流之间是否存在会话间网络编码的机会，并计算当前节点到候选节点的发送次数，由发送次数确定当前候选节点为下一跳时，传输到目的节点还需耗费的能量，将该能量的最小值对应的候选节点作为最优的下一跳节点。实验表明，本发明通过将会话间网络编码和路由相结合，可以降低数据包的发送次数，从而降低能量消耗和时延，并且使得网络的吞吐量大大提高。

主权项

1.水声通信网络中基于会话间网络编码的路由方法，其特征在于包括以下步骤：(1)接收到包的处理当前节点i收到邻居节点的数据包时，首先检查该数据包的“包标识”域，如果该标识中的下一跳节点地址不是本节点，则将该包存储到缓存中；如果本节点是下一跳节点，则进一步检查该包的域中是否含有“编码标识”域，如果有则为编码包；此时检查两个原始包对应的包标识域，并检查缓存中是否存在监听到的原始包，如果有则将该原始包的“数据”域与编码包的“数据”域按位做异或操作，从而解码出另一个原始包；如果缓存中不存在原始包，则无法解码，丢弃编码包；如果收到的包不含“编码标识”域，则为普通包，则无需上述解码过程；(2)判断是否满足会话间网络编码条件从解码出的原始包或收到的普通包P的“包标识”域中获得该包的目的节点和上一跳节点L(P)的信息；首先遍历当前节点i的邻居节点列表，设当前遍历到的下一跳候选邻居节点为j，然后遍历节点i的路由表，判断是否有符合会话间网络编码条件的路由记录存在；(3)计算当前节点发送数据包到候选邻居节点的期望传输次数如果当前的路由记录满足会话间网络编码的条件，则发送编码包到节点j所需的期望传输次数为：ETX(C)(j)=12·ETX(Φ)]]>其中，EXT(Φ)=PC(Φ)·ETXC(Φ)+(1-PC(Φ))·ETXN(Φ)Φ=I,II,III]]>如果当前的路由记录不满足会话间网络编码的条件，则发送普通包到节点j所需的期望传输次数为：ETX^(N)(j)＝1/p_i，j路由表遍历完成后，选出所有符合编码条件的路由记录和直接发送普通包到节点j所需的期望传输次数中的最小值作为ETX(j)，即ETX(j)＝ETX^(C)(i)或ETX^(N)(i)；(4)选出最优的下一跳节点由计算出的期望传输次数，进一步计算出选择j为下一跳传输节点时，传输该数据包到目的节点还需耗费的能量E_i^(j)：Ei(j)=P·LpacketR·ETX(j)·NijHop]]>其中P为发送功率，R为数据传输速率，L_packet为数据包的长度，它为当j为下一跳传输节点时，从i到目的节点D的跳数的估计，它的值为j与D之间的距离和i与j之间的距离之比加1；当遍历邻居节点列表完成后，节点i选择所有邻居节点中E_i^(j)最小值所对应的节点j^*作为最优的下一跳节点，即：j*=argminjEi(j)]]>(5)编码或发送数据包为当前的流在节点i的路由表中添加一条新的记录，其中L(f)为L(P)，N(f)为j^*；此外，在步骤(2)中曾经判断出当下一跳节点为j^*时是否存在编码机会，如果该判断的结果为存在编码机会，则将新添加的记录中的编码标识设为“true”，并且将参与编码的另一条记录中的编码标识也设为“true”，将符合编码条件的两个原始包的“数据”域按位做异或操作，将两个原始包各自的包标识和目的节点位置分别写入数据包的“包标识1”域、“目的节点位置1”域以及“包标识2”域、“目的节点位置2”域，并将“编码标识”域设为“true”，最终发送该编码包；如果不存在编码机会，则将新添加的记录中的编码标识设为“false”，并采用普通包的结构，直接将该包发送。