專利名稱：應(yīng)用于多源多匯網(wǎng)絡(luò)的組播間網(wǎng)絡(luò)編碼控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種應(yīng)用于多源多匯網(wǎng)絡(luò)的組播間網(wǎng)絡(luò)編碼控制方法，網(wǎng)絡(luò)中的 中間節(jié)點(diǎn)通過比較單純存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的傳輸增益和進(jìn)行組播間網(wǎng)絡(luò)編碼增后的傳輸增益 的大小，可以判斷是否需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼；同時(shí)中間節(jié)點(diǎn)和其下游節(jié)點(diǎn)交換所收到的數(shù)據(jù) 信息可以判斷組播間網(wǎng)絡(luò)編碼是否可以解碼，以及如何進(jìn)行組播間網(wǎng)絡(luò)編碼。
背景技術(shù)：
在網(wǎng)絡(luò)通信中，如何最大化信息交互提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量一直是信息論理論和網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)研究的熱點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)允許網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合編碼，與不同于傳統(tǒng)的存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)相比，可以有效地提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。一般的通信網(wǎng)絡(luò)，通常存著多個(gè)組播組，即有多個(gè)源節(jié)點(diǎn)和多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)。每一個(gè) 組播組由一個(gè)源節(jié)點(diǎn)發(fā)起，通過中間轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)。傳統(tǒng)的 網(wǎng)絡(luò)編碼，通常是將網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)應(yīng)用一個(gè)組播組內(nèi)部，網(wǎng)絡(luò)中的中間節(jié)點(diǎn)可以將收到來 自同一個(gè)源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性組合，并將編碼生成的數(shù)據(jù)分發(fā)出去。這種組播內(nèi)的網(wǎng)絡(luò) 編碼可以提高單獨(dú)一個(gè)組播的吞吐量，而對(duì)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)整體的吞吐量提高并沒有貢獻(xiàn)。因 為多個(gè)組播組之間存著大量公用的中間轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，相應(yīng)的鏈路帶寬被多個(gè)組播組公用，其 有限的鏈路帶寬制約了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量提高。傳統(tǒng)的組播內(nèi)網(wǎng)絡(luò)編碼，可以看作是一種特殊的組播間網(wǎng)絡(luò)編碼。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的只 存在一個(gè)組播時(shí)，組播間網(wǎng)絡(luò)編碼將退化成組播內(nèi)網(wǎng)絡(luò)編碼。比較起傳統(tǒng)組播內(nèi)網(wǎng)絡(luò)編碼， 組播間網(wǎng)絡(luò)編碼更為復(fù)雜。如何選擇編碼的組播組和保證組播間網(wǎng)絡(luò)編碼的可解碼性是組 播間網(wǎng)絡(luò)編碼的主要研究問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)如何在多個(gè)組播組之間應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的問題，提出了 一種應(yīng)用于多源多匯網(wǎng)絡(luò)的組播間網(wǎng)絡(luò)編碼的控制方法，該方法能來提高鏈路利用增加網(wǎng) 絡(luò)的吞吐量，并保證網(wǎng)絡(luò)編碼可解碼性。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)在收到來自不同組播組的數(shù)據(jù) 時(shí)，比較存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)獲得的傳輸增益和進(jìn)行組播間網(wǎng)絡(luò)編碼獲得的傳輸增益的大小，判斷是 否需要進(jìn)行組播間網(wǎng)絡(luò)編碼；中間節(jié)點(diǎn)與其下游節(jié)點(diǎn)交換收到的數(shù)據(jù)信息，判斷組播間網(wǎng) 絡(luò)編碼的解碼性，從而選擇合適的組播組，對(duì)它們的數(shù)據(jù)進(jìn)行組播間網(wǎng)絡(luò)編碼。根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種應(yīng)用于多源多匯網(wǎng)絡(luò)的多組播間網(wǎng)絡(luò)編碼的控制方法，其特征在于具體步驟如
下
步驟1 初始化，各個(gè)組播中的源節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)打包依次發(fā)送出去； 步驟2 中間節(jié)點(diǎn)接收來自不同源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包；
步驟3 中間節(jié)點(diǎn)對(duì)收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行相關(guān)性判斷線性無關(guān)則轉(zhuǎn)至步驟5 ；步驟4:接收到數(shù)據(jù)包之間存在線性相關(guān)，表明收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行過網(wǎng)絡(luò)編碼，則中間 節(jié)點(diǎn)先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼解碼得到線性無關(guān)的數(shù)據(jù)包；
步驟5 接收到數(shù)據(jù)包之間線性無關(guān)，將其放入不相關(guān)數(shù)據(jù)隊(duì)列；
步驟6 中間節(jié)點(diǎn)計(jì)算單純轉(zhuǎn)發(fā)每個(gè)源節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)得到的傳輸增益
}和發(fā)送組播間網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)得到的傳輸增益 》}； 步驟7 中間節(jié)點(diǎn)得到轉(zhuǎn)發(fā)最佳源節(jié)點(diǎn)傳輸增益ρ二和最佳組播間網(wǎng)絡(luò)編碼的傳輸增
C，；
步驟8 中間節(jié)點(diǎn)比較兩者增益/！二和σ。，'的大小轉(zhuǎn)發(fā)傳輸增益大于等于編碼傳
輸增益時(shí)轉(zhuǎn)至步驟9，否則轉(zhuǎn)至步驟10
步驟9 中間節(jié)點(diǎn)不進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼而是單純轉(zhuǎn)發(fā)源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，則返回轉(zhuǎn)至步驟2，
如此循環(huán)上述步驟直到源節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢；
步驟10 中間節(jié)點(diǎn)與其下游節(jié)點(diǎn)交換收到數(shù)據(jù)的信息；
步驟11 判斷下游節(jié)點(diǎn)能否收到用于組播間網(wǎng)絡(luò)編碼解碼的數(shù)據(jù)能收到用于解碼的 數(shù)據(jù)則轉(zhuǎn)至步驟12，否則轉(zhuǎn)至步驟9 ；
步驟12 網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸增益Cr=；^'大于轉(zhuǎn)發(fā)傳輸增益時(shí)，中間節(jié)點(diǎn)對(duì)于來自源節(jié)點(diǎn)<
和Jj的數(shù)據(jù)進(jìn)行組播間網(wǎng)絡(luò)編碼；
步驟13 中間節(jié)點(diǎn)發(fā)送編碼后的數(shù)據(jù)，則返回轉(zhuǎn)至步驟2，如此循環(huán)上述步驟直到源節(jié) 點(diǎn)中的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。本發(fā)明中的多源多匯網(wǎng)絡(luò)的組播間網(wǎng)絡(luò)編碼控制方法與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有的 優(yōu)點(diǎn)
1，該方法中網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)收到的來自多個(gè)組播組的數(shù)據(jù)，通過比較直接轉(zhuǎn)發(fā) 和進(jìn)行組播間網(wǎng)絡(luò)編碼帶來的傳輸增益，判斷是否進(jìn)行組播間網(wǎng)絡(luò)編碼，能最大化網(wǎng)絡(luò)傳 輸增益，提高網(wǎng)絡(luò)的整體吞吐量；
2，該方法中網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)通過與下游節(jié)點(diǎn)交換數(shù)據(jù)，可以選擇最佳的組播組進(jìn)行組播 間網(wǎng)絡(luò)編碼，在提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量的同時(shí)，保證了組播間網(wǎng)絡(luò)編碼的解碼性能；
3，該方法在網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬有限時(shí)，可以有效保證各個(gè)組播組之間的傳輸公平性。


圖1本發(fā)明應(yīng)用于多源多匯網(wǎng)絡(luò)的組播間網(wǎng)絡(luò)編碼控制方法的流程圖。圖2本發(fā)明的實(shí)施例中傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)入中間節(jié)點(diǎn)后的示意圖。圖3本發(fā)明的實(shí)施例中通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D。圖4在固定鏈路帶寬條件下，組播組1和2的傳輸速率可達(dá)區(qū)域的示意圖。圖5在固定鏈路帶寬條件下，采用本發(fā)明傳輸和傳統(tǒng)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式傳輸性能比較的示意圖。圖6在隨機(jī)鏈路帶寬條件下，采用本發(fā)明傳輸和傳統(tǒng)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式傳輸性能比較 的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。本實(shí)施例以圖3所示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇槔M(jìn)行說明。用表示多源多匯通信網(wǎng)絡(luò)，其中JT表示網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)集合，ι表示網(wǎng) 絡(luò)中的鏈路集合。S =《Ji,J2,…,·％》和Γ = ^， 23…, }分別表示網(wǎng)絡(luò)中的源節(jié)點(diǎn)集 合和目的節(jié)點(diǎn)集合。每個(gè)源節(jié)點(diǎn)J3. (JiE S)可以通過多條路徑發(fā)送數(shù)據(jù)到相應(yīng)的目的節(jié) 點(diǎn)( (j, )表示中的一對(duì)源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，J(sj)代表Cm)間的多條路徑。 網(wǎng)絡(luò)中每條鏈路￠,)) ei均有一個(gè)帶寬容量&。z =X1，x2,...,xn}表示為況個(gè)不相關(guān)的隨機(jī)過程，每個(gè)隨機(jī)過程代表相 應(yīng)源節(jié)點(diǎn)采集發(fā)送的數(shù)據(jù)。表示源節(jié)點(diǎn)1分配給第路徑到目的節(jié)點(diǎn)f的傳輸速率。 網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn) Ε「，均有和^lrf①兩個(gè)集合分別表示節(jié)點(diǎn) 的上游節(jié)點(diǎn)和下游 節(jié)點(diǎn)。對(duì)源節(jié)點(diǎn)j而言，K^為空集。對(duì)目的節(jié)點(diǎn) 而言，Kirf⑴為空集。對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的鏈 路(i, J·)而言,^tm表示源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)ι的第 |路徑占用鏈路￠,刀的流量，Ilj 表示鏈路￠, j)上網(wǎng)絡(luò)編碼后數(shù)據(jù)的傳輸速率。多組播網(wǎng)絡(luò)中，各源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)到相應(yīng)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，存在大量共用的中間節(jié)點(diǎn) 和鏈路。當(dāng)中間節(jié)點(diǎn)收到多個(gè)組播的數(shù)據(jù)時(shí)，鏈路帶寬被多個(gè)源節(jié)點(diǎn)共用，其有限的帶寬
使得鏈路變成瓶頸鏈路限制了源節(jié)點(diǎn)發(fā)送速率和網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。定義Pgn為鏈路(IfI3II) 上，節(jié)點(diǎn)砠直接轉(zhuǎn)發(fā)源節(jié)盧J獲得的傳輸增益； 為鏈路(ιι^ι 上,節(jié)盧m將對(duì)源節(jié) 點(diǎn)J；.和&的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)編碼后獲得的傳輸增益，如下
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于多源多匯網(wǎng)絡(luò)的組播間網(wǎng)絡(luò)編碼控制方法，其特征在于具體步驟如下 步驟1 初始化，各個(gè)組播中的源節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)打包依次發(fā)送出去；步驟2 中間節(jié)點(diǎn)接收來自不同源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包；步驟3 中間節(jié)點(diǎn)對(duì)收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行相關(guān)性判斷線性無關(guān)則轉(zhuǎn)至步驟5 ； 步驟4:接收到數(shù)據(jù)包之間存在線性相關(guān)，表明收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行過網(wǎng)絡(luò)編碼，則中間 節(jié)點(diǎn)先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼解碼得到線性無關(guān)的數(shù)據(jù)包；步驟5 接收到數(shù)據(jù)包之間線性無關(guān)，將其放入不相關(guān)數(shù)據(jù)隊(duì)列；步驟6 中間節(jié)點(diǎn)計(jì)算單純轉(zhuǎn)發(fā)每個(gè)源節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)得到的傳輸增益 和發(fā)送組播間網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)得到的傳輸增益 ；步驟7 中間節(jié)點(diǎn)得到轉(zhuǎn)發(fā)最佳源節(jié)點(diǎn)傳輸增益P二和最佳組播間網(wǎng)絡(luò)編碼的傳輸增C，；步驟8 中間節(jié)點(diǎn)比較兩者增益/I二和的大小轉(zhuǎn)發(fā)傳輸增益大于等于編碼傳輸增益時(shí)轉(zhuǎn)至步驟9，否則轉(zhuǎn)至步驟10步驟9 中間節(jié)點(diǎn)不進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼而是單純轉(zhuǎn)發(fā)源節(jié)點(diǎn)‘的數(shù)據(jù)，則返回轉(zhuǎn)至步驟2，如此循環(huán)上述步驟直到源節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢；步驟10 中間節(jié)點(diǎn)與其下游節(jié)點(diǎn)交換收到數(shù)據(jù)的信息；步驟11 判斷下游節(jié)點(diǎn)能否收到用于組播間網(wǎng)絡(luò)編碼解碼的數(shù)據(jù)能收到用于解碼的 數(shù)據(jù)則轉(zhuǎn)至步驟12，否則轉(zhuǎn)至步驟9 ；步驟12 網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸增益大于轉(zhuǎn)發(fā)傳輸增益時(shí)，中間節(jié)點(diǎn)對(duì)于來自源節(jié)點(diǎn)<和ij的數(shù)據(jù)進(jìn)行組播間網(wǎng)絡(luò)編碼；步驟13 中間節(jié)點(diǎn)發(fā)送編碼后的數(shù)據(jù)，則返回轉(zhuǎn)至步驟2，如此循環(huán)上述步驟直到源節(jié) 點(diǎn)中的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于多源多匯網(wǎng)絡(luò)的組播間網(wǎng)絡(luò)編碼控制方法，其特征在于，所述P^2為鏈路上，節(jié)點(diǎn)! 直接轉(zhuǎn)發(fā)源節(jié)點(diǎn)J；.獲得的傳輸增益； <，為鏈路 (_)上，節(jié)點(diǎn)^將對(duì)源節(jié)點(diǎn)J；.和&的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)編碼后獲得的傳輸增益，如下
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于多源多匯網(wǎng)絡(luò)的組播間網(wǎng)絡(luò)編碼控制方法，其特
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于多源多匯網(wǎng)絡(luò)的組播間網(wǎng)絡(luò)編碼控制方法，該方法在網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)通過比較直接存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的傳輸增益和進(jìn)行組播間網(wǎng)絡(luò)編碼的傳輸增益的大小，判斷是否需要進(jìn)行組播間網(wǎng)絡(luò)編碼；同時(shí)中間節(jié)點(diǎn)通過與其下游節(jié)點(diǎn)交換所收到的數(shù)據(jù)信息判斷組播間網(wǎng)絡(luò)編碼是否可以解碼，以及選擇最佳的組播組進(jìn)行組播間網(wǎng)絡(luò)編碼。該方法可以有效提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，同時(shí)保證了組播間網(wǎng)絡(luò)編碼的解碼性能。在網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬有限時(shí)，該方法可以有效保證各個(gè)組播組之間的傳輸公平性。
文檔編號(hào)H04L12/18GK102148664SQ20111009963
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者汪敏, 譚沖, 鄒君妮 申請(qǐng)人:上海大學(xué)