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      帶有編碼冗余控制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法

      文檔序號(hào):8003041閱讀:464來源:國知局
      帶有編碼冗余控制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法
      【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有編碼冗余控制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法,屬于無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)【技術(shù)領(lǐng)域】。本方法通過利用基于歷史信息的混合估計(jì)方法預(yù)測(cè)相遇持續(xù)時(shí)間并實(shí)時(shí)地估計(jì)傳輸容量,進(jìn)而根據(jù)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息準(zhǔn)確地量化編碼融合數(shù)據(jù)的冗余程度,以最大化資源利用率為目標(biāo)完成編碼融合數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),具體包括以下步驟:步驟一:對(duì)間斷連接無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化;步驟二:預(yù)測(cè)節(jié)點(diǎn)相遇持續(xù)時(shí)間;步驟三:估計(jì)節(jié)點(diǎn)間的傳輸容量;步驟四:數(shù)據(jù)編碼機(jī)會(huì)判斷及編碼冗余控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。該方法能夠在保障數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)耐瑫r(shí),對(duì)編碼融合數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)提升網(wǎng)絡(luò)資源利用率及最小化迭代冗余副本的目的。
      【專利說明】帶有編碼冗余控制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明屬于無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)【技術(shù)領(lǐng)域】,涉及一種帶有編碼冗余控制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002]區(qū)別于傳統(tǒng)移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制,間斷連接無線網(wǎng)絡(luò)充分利用節(jié)點(diǎn)移動(dòng)帶來的相遇機(jī)會(huì),以更加靈活的“存儲(chǔ)-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)”模式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,適用于節(jié)點(diǎn)稀疏、移動(dòng)頻繁及連接具有間斷特性的應(yīng)用環(huán)境。與其他無線網(wǎng)絡(luò)類似,間斷連接無線網(wǎng)絡(luò)也具有資源有限性的特點(diǎn),因此,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法是間斷連接無線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一,合理高效的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法能夠提高網(wǎng)絡(luò)整體性能。
      [0003]近年來,研究人員發(fā)現(xiàn)在間斷連接無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程中引入網(wǎng)絡(luò)編碼方法能夠最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐量,且較大程度上降低瓶頸鏈路對(duì)于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的影響,提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率??紤]到實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度,間斷連接無線網(wǎng)絡(luò)廣泛采用隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼方式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),其核心思想是轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)不斷對(duì)原始數(shù)據(jù)副本進(jìn)行線性加權(quán)融合迭代,直至目的節(jié)點(diǎn)能夠恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。但是,對(duì)于資源有限的間斷連接無線網(wǎng)絡(luò)來說,此種方式將產(chǎn)生大量的迭代冗余副本,極大地占用了網(wǎng)絡(luò)資源。
      [0004]針對(duì)迭代冗余副本導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)性能下降問題,目前已有的基于網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)機(jī)制主要有:(I) NTC 機(jī)制(參見文獻(xiàn) Z.Song, J.Su, ff.Peng, etal.,NTC: Towards EfficientNetwork Coding in Delay Tolerant Networks[C], In Proc.1nnovative Mobileand Internet Services in Ubiquitous Computing(IMIS), Fifth InternationalConference, 2011.):該算法中預(yù)先設(shè)定編碼融合數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)副本的比例,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中編碼融合數(shù)據(jù)滿足譯碼要求時(shí),節(jié)點(diǎn)將不再繼續(xù)編碼數(shù)據(jù),迭代冗余副本得到了控制;(2)HubCode (Hub-based forwarding using network coding)機(jī)制(參見文獻(xiàn) S.Ahmed, S.Kanhere, HUBC0DE:hub-based forwarding using network coding in delay tolerantnetworks [C], Wireless Communications and Mobile Computings, 2011.):該算法選擇具有高連通度的節(jié)點(diǎn)作為編碼中繼節(jié)點(diǎn),僅編碼中繼節(jié)點(diǎn)執(zhí)行編譯碼操作,進(jìn)而完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),從而達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)迭代冗余副本的目的。但是,這兩種編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制未能對(duì)傳輸過程中參與迭代編碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)管理,當(dāng)數(shù)據(jù)的攜帶節(jié)點(diǎn)活躍程度較高時(shí),該數(shù)據(jù)將多次參與中繼節(jié)點(diǎn)的編碼融合過程,長(zhǎng)時(shí)間占用節(jié)點(diǎn)緩存、傳輸機(jī)會(huì)等網(wǎng)絡(luò)資源,導(dǎo)致有限的網(wǎng)絡(luò)資源無法得到合理利用,且隨著網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)間逐漸增加,數(shù)據(jù)迭代冗余副本數(shù)量也將隨之上升。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0005]有鑒于此,本發(fā)明的目的在于提供一種帶有編碼冗余控制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法,在該方法中,節(jié)點(diǎn)采用基于歷史信息的混合估計(jì)方法預(yù)測(cè)相遇持續(xù)時(shí)間并實(shí)時(shí)地估計(jì)傳輸容量,進(jìn)而,根據(jù)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息準(zhǔn)確地量化編碼融合數(shù)據(jù)的冗余程度,以最大化資源利用率為目標(biāo)完成編碼融合數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。
      [0006]為達(dá)到上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
      [0007]—種帶有編碼冗余控制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法,包括以下步驟:步驟一:對(duì)間斷連接無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化;步驟二:預(yù)測(cè)節(jié)點(diǎn)相遇持續(xù)時(shí)間;步驟三:估計(jì)節(jié)點(diǎn)間的傳輸容量;步驟四:數(shù)據(jù)編碼機(jī)會(huì)判斷及編碼冗余控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。
      [0008]進(jìn)一步,步驟一中:在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行剛開始時(shí),對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)設(shè)定標(biāo)志位Flag,使其為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程提供依據(jù),普通節(jié)點(diǎn)標(biāo)志位Flagi=O,編碼中繼節(jié)點(diǎn)標(biāo)志位Flagi=I ;分別記錄節(jié)點(diǎn)首次的相遇時(shí)間h和離開時(shí)間h,并計(jì)算節(jié)點(diǎn)的首次相遇持續(xù)時(shí)間Xci = W
      [0009]進(jìn)一步,步驟二中:利用基于歷史信息的混合估計(jì)方法預(yù)測(cè)下一時(shí)刻節(jié)點(diǎn)相遇持續(xù)時(shí)間Xi+1。
      [0010]進(jìn)一步,以α,1-α(0< α < I)為權(quán)重對(duì)相遇持續(xù)時(shí)間進(jìn)行加權(quán)平均,SP
      【權(quán)利要求】
      1.帶有編碼冗余控制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法,其特征在于:包括以下步驟: 步驟一:對(duì)間斷連接無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化; 步驟二:預(yù)測(cè)節(jié)點(diǎn)相遇持續(xù)時(shí)間; 步驟三:估計(jì)節(jié)點(diǎn)間的傳輸容量; 步驟四:數(shù)據(jù)編碼機(jī)會(huì)判斷及編碼冗余控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有編碼冗余控制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法,其特征在于:步驟一中:在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行剛開始時(shí),對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)設(shè)定標(biāo)志位Flag,使其為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程提供依據(jù),普通節(jié)點(diǎn)標(biāo)志位Flagi=O,編碼中繼節(jié)點(diǎn)標(biāo)志位Flagi=I ;分別記錄節(jié)點(diǎn)首次的相遇時(shí)間tQ和離開時(shí)間h,并計(jì)算節(jié)點(diǎn)的首次相遇持續(xù)時(shí)間Xci = t^too
      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶有編碼冗余控制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法,其特征在于:步驟二中:利用基于歷史信息的混合估計(jì)方法預(yù)測(cè)下一時(shí)刻節(jié)點(diǎn)相遇持續(xù)時(shí)間Xi+1。
      4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶有編碼冗余控制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法,其特征在于:以α,1-α (0< α <1)為權(quán)重對(duì)相遇持續(xù)時(shí)間進(jìn)行加權(quán)平均,即=S, =αλ +(1-?)Λ',,,其中i i表示下一時(shí)刻節(jié)點(diǎn)相遇持續(xù)時(shí)間的估計(jì)值,Xi為當(dāng)前時(shí)刻相遇時(shí)間的實(shí)際值,Si和Si^1分別表示當(dāng)前時(shí)刻及前一時(shí)刻的指數(shù)平滑值,且初始值Stl為原時(shí)間序列的第一項(xiàng),即首次相遇時(shí)間,α為平滑系數(shù)。
      5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶有編碼冗余控制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法,其特征在于:當(dāng)相遇持續(xù)時(shí)間估計(jì)值小于實(shí)際值的時(shí)候,`可利用歷史誤差信息的均值對(duì)連接持續(xù)時(shí)間誤差τ i
      Y1:1 ft(t)?χ-l,,若xk>xk進(jìn)行估計(jì),__其中/#)= Α二 ^ i^k^1-1[xk>xk,\<k<1-\)[ο具他為相遇時(shí)間實(shí)際值與估計(jì)值之差,㈧表示超過估計(jì)值的部分相遇時(shí)間累加,表示估計(jì)值小于實(shí)際值的次數(shù);當(dāng)估計(jì)值大于實(shí)際值時(shí),數(shù)據(jù)按照既定規(guī)則傳輸,若連接中斷,對(duì)于未傳輸成功的數(shù)據(jù)直接丟棄且不對(duì)其更新相應(yīng)的控制信息。
      6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶有編碼冗余控制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法,其特征在于:步驟四中:若兩普通中繼節(jié)點(diǎn)相遇Flagi=Flagj=O,且節(jié)點(diǎn)i緩存中數(shù)據(jù)的目的節(jié)點(diǎn)為j,即MiJd=Jid,則i直接進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),同時(shí)將Mi id的編碼次數(shù)L置為L(zhǎng)=G ;若普通中繼節(jié)點(diǎn)與編碼中繼節(jié)點(diǎn)相遇Flagi=O且Flagj=I,則直接轉(zhuǎn)發(fā)未編碼數(shù)據(jù)Mi ;若相遇節(jié)點(diǎn)為兩編碼中繼節(jié)點(diǎn)Flagi=Flagj=I,根據(jù)概要向量的比較,確定需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集合&大小,根據(jù)估計(jì)的傳輸容量C:若CMti,依次轉(zhuǎn)發(fā)緩存中數(shù)據(jù),并分別記錄數(shù)據(jù)的編碼次數(shù)L ;若(\%,分別計(jì)算緩存數(shù)據(jù)的編碼機(jī)會(huì)匕M11,按照傳輸容量大小及編碼機(jī)會(huì)降序依次完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā);若當(dāng)前時(shí)刻t預(yù)測(cè)的相遇持續(xù)時(shí)間小于t+Ι時(shí)刻實(shí)際測(cè)量值,即還有剩余的持續(xù)時(shí)間τ i時(shí),則對(duì)^進(jìn)行預(yù)測(cè),并繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)緩存中? u值較大的數(shù)據(jù);至此,重復(fù)以上步驟,直至網(wǎng)絡(luò)中全部數(shù)據(jù)投遞完畢。
      7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶有編碼冗余控制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法,其特征在于:對(duì)于時(shí)刻t節(jié)點(diǎn)緩存數(shù)據(jù)η來說,定義其編碼機(jī)會(huì)為=εχρ[-λΛ.,(Γ-/)]," = 1,2,...,";其中Γ為該數(shù)據(jù)η的TTL值,Γ-t為數(shù)據(jù)η的剩余生存時(shí)間,節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)間間隔服從參數(shù)為λ的指數(shù)分布,Ln為數(shù)據(jù)η的編碼次數(shù)。
      8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶有編碼冗余控制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法,其特征在于:對(duì)于當(dāng)前時(shí)刻t來說,記錄的原始數(shù)據(jù)編碼次數(shù)I直接按累加計(jì)算,即I = 1+1 ;對(duì)于再編碼數(shù)據(jù)來說,首先記錄編碼融合數(shù)據(jù)的編碼次數(shù)為Itl = lo+l,對(duì)再編碼次數(shù)做簡(jiǎn)單的均值處理,即Γ = lc/n,其中η為融合的原 始數(shù)據(jù)數(shù)量;分類統(tǒng)計(jì)所有原始數(shù)據(jù)的編碼次數(shù)I 二 [/ + /’」,當(dāng)L≥Lmax = G時(shí),編碼機(jī)會(huì)置O。
      【文檔編號(hào)】H04W28/14GK103427951SQ201310323627
      【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月29日
      【發(fā)明者】吳大鵬, 王燕燕, 樓芃雯, 王汝言, 熊余, 劉喬壽, 吉福生 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)
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