专利名称：应用于多源多汇网络的组播间网络编码控制方法
技术领域：
本发明涉及的是一种应用于多源多汇网络的组播间网络编码控制方法，网络中的 中间节点通过比较单纯存储转发数据的传输增益和进行组播间网络编码增后的传输增益 的大小，可以判断是否需要进行网络编码；同时中间节点和其下游节点交换所收到的数据 信息可以判断组播间网络编码是否可以解码，以及如何进行组播间网络编码。
背景技术：
在网络通信中，如何最大化信息交互提高网络吞吐量一直是信息论理论和网络技 术研究的热点。网络编码技术允许网络中间节点进行数据融合编码，与不同于传统的存储 转发技术相比，可以有效地提高网络的吞吐量。一般的通信网络，通常存着多个组播组，即有多个源节点和多个目的节点。每一个 组播组由一个源节点发起，通过中间转发节点，将采集的数据发送到多个目的节点。传统的 网络编码，通常是将网络编码技术应用一个组播组内部，网络中的中间节点可以将收到来 自同一个源节点的数据进行线性组合，并将编码生成的数据分发出去。这种组播内的网络 编码可以提高单独一个组播的吞吐量，而对于整个网络整体的吞吐量提高并没有贡献。因 为多个组播组之间存着大量公用的中间转发节点，相应的链路带宽被多个组播组公用，其 有限的链路带宽制约了整个网络的吞吐量提高。传统的组播内网络编码，可以看作是一种特殊的组播间网络编码。当网络中的只 存在一个组播时，组播间网络编码将退化成组播内网络编码。比较起传统组播内网络编码， 组播间网络编码更为复杂。如何选择编码的组播组和保证组播间网络编码的可解码性是组 播间网络编码的主要研究问题。
发明内容
本发明的目的在于针对如何在多个组播组之间应用网络编码技术的问题，提出了 一种应用于多源多汇网络的组播间网络编码的控制方法，该方法能来提高链路利用增加网 络的吞吐量，并保证网络编码可解码性。为达到上述目的，本发明的构思是网络中间节点在收到来自不同组播组的数据 时，比较存储转发获得的传输增益和进行组播间网络编码获得的传输增益的大小，判断是 否需要进行组播间网络编码；中间节点与其下游节点交换收到的数据信息，判断组播间网 络编码的解码性，从而选择合适的组播组，对它们的数据进行组播间网络编码。根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案
一种应用于多源多汇网络的多组播间网络编码的控制方法，其特征在于具体步骤如
下
步骤1 初始化，各个组播中的源节点采集数据，并将数据打包依次发送出去； 步骤2 中间节点接收来自不同源节点的数据包；
步骤3 中间节点对收到的数据包进行相关性判断线性无关则转至步骤5 ；步骤4:接收到数据包之间存在线性相关，表明收到的数据包进行过网络编码，则中间 节点先进行网络编码解码得到线性无关的数据包；
步骤5 接收到数据包之间线性无关，将其放入不相关数据队列；
步骤6 中间节点计算单纯转发每个源节点数据得到的传输增益
}和发送组播间网络编码数据得到的传输增益 》}； 步骤7 中间节点得到转发最佳源节点传输增益ρ二和最佳组播间网络编码的传输增
C，；
步骤8 中间节点比较两者增益/！二和σ。，'的大小转发传输增益大于等于编码传
输增益时转至步骤9，否则转至步骤10
步骤9 中间节点不进行网络编码而是单纯转发源节点的数据，则返回转至步骤2，
如此循环上述步骤直到源节点中的数据发送完毕；
步骤10 中间节点与其下游节点交换收到数据的信息；
步骤11 判断下游节点能否收到用于组播间网络编码解码的数据能收到用于解码的 数据则转至步骤12，否则转至步骤9 ；
步骤12 网络编码传输增益Cr=；^'大于转发传输增益时，中间节点对于来自源节点<
和Jj的数据进行组播间网络编码；
步骤13 中间节点发送编码后的数据，则返回转至步骤2，如此循环上述步骤直到源节 点中的数据发送完毕。本发明中的多源多汇网络的组播间网络编码控制方法与现有技术相比较，具有的 优点
1，该方法中网络中间节点可以根据收到的来自多个组播组的数据，通过比较直接转发 和进行组播间网络编码带来的传输增益，判断是否进行组播间网络编码，能最大化网络传 输增益，提高网络的整体吞吐量；
2，该方法中网络中间节点通过与下游节点交换数据，可以选择最佳的组播组进行组播 间网络编码，在提高网络吞吐量的同时，保证了组播间网络编码的解码性能；
3，该方法在网络链路带宽有限时，可以有效保证各个组播组之间的传输公平性。
图1本发明应用于多源多汇网络的组播间网络编码控制方法的流程图。图2本发明的实施例中传输数据进入中间节点后的示意图。图3本发明的实施例中通信网络拓扑示意图。图4在固定链路带宽条件下，组播组1和2的传输速率可达区域的示意图。图5在固定链路带宽条件下，采用本发明传输和传统存储转发方式传输性能比较的示意图。图6在随机链路带宽条件下，采用本发明传输和传统存储转发方式传输性能比较 的示意图。
具体实施例方式下面结合附图和优选实施例对本发明的实施例作进一步详细的描述。本实施例以图3所示网络拓扑为例进行说明。用表示多源多汇通信网络，其中JT表示网络中的节点集合，ι表示网 络中的链路集合。S =《Ji,J2,…,·％》和Γ = ^， 23…, }分别表示网络中的源节点集 合和目的节点集合。每个源节点J3. (JiE S)可以通过多条路径发送数据到相应的目的节 点( (j, )表示中的一对源节点和目的节点，J(sj)代表Cm)间的多条路径。 网络中每条链路￠,)) ei均有一个带宽容量&。z =X1，x2,...,xn}表示为況个不相关的随机过程，每个随机过程代表相 应源节点采集发送的数据。表示源节点1分配给第路径到目的节点f的传输速率。 网络中每个节点 Ε「，均有和^lrf①两个集合分别表示节点 的上游节点和下游 节点。对源节点j而言，K^为空集。对目的节点 而言，Kirf⑴为空集。对网络中的链 路(i, J·)而言,^tm表示源节点到目的节点ι的第 |路径占用链路￠,刀的流量，Ilj 表示链路￠, j)上网络编码后数据的传输速率。多组播网络中，各源节点发送数据到相应目的节点时，存在大量共用的中间节点 和链路。当中间节点收到多个组播的数据时，链路带宽被多个源节点共用，其有限的带宽
使得链路变成瓶颈链路限制了源节点发送速率和网络的吞吐量。定义Pgn为链路(IfI3II) 上，节点砠直接转发源节卢J获得的传输增益； 为链路(ιι^ι 上,节卢m将对源节 点J；.和&的数据网络编码后获得的传输增益，如下
权利要求
1.一种应用于多源多汇网络的组播间网络编码控制方法，其特征在于具体步骤如下 步骤1 初始化，各个组播中的源节点采集数据，并将数据打包依次发送出去；步骤2 中间节点接收来自不同源节点的数据包；步骤3 中间节点对收到的数据包进行相关性判断线性无关则转至步骤5 ； 步骤4:接收到数据包之间存在线性相关，表明收到的数据包进行过网络编码，则中间 节点先进行网络编码解码得到线性无关的数据包；步骤5 接收到数据包之间线性无关，将其放入不相关数据队列；步骤6 中间节点计算单纯转发每个源节点数据得到的传输增益 和发送组播间网络编码数据得到的传输增益 ；步骤7 中间节点得到转发最佳源节点传输增益P二和最佳组播间网络编码的传输增C，；步骤8 中间节点比较两者增益/I二和的大小转发传输增益大于等于编码传输增益时转至步骤9，否则转至步骤10步骤9 中间节点不进行网络编码而是单纯转发源节点‘的数据，则返回转至步骤2，如此循环上述步骤直到源节点中的数据发送完毕；步骤10 中间节点与其下游节点交换收到数据的信息；步骤11 判断下游节点能否收到用于组播间网络编码解码的数据能收到用于解码的 数据则转至步骤12，否则转至步骤9 ；步骤12 网络编码传输增益大于转发传输增益时，中间节点对于来自源节点<和ij的数据进行组播间网络编码；步骤13 中间节点发送编码后的数据，则返回转至步骤2，如此循环上述步骤直到源节 点中的数据发送完毕。
2.根据权利要求1所述的应用于多源多汇网络的组播间网络编码控制方法，其特征在于，所述P^2为链路上，节点! 直接转发源节点J；.获得的传输增益； <，为链路 (_)上，节点^将对源节点J；.和&的数据网络编码后获得的传输增益，如下
3.根据权利要求1所述的应用于多源多汇网络的组播间网络编码控制方法，其特
全文摘要
本发明公开了一种应用于多源多汇网络的组播间网络编码控制方法，该方法在网络中间节点通过比较直接存储转发数据的传输增益和进行组播间网络编码的传输增益的大小，判断是否需要进行组播间网络编码；同时中间节点通过与其下游节点交换所收到的数据信息判断组播间网络编码是否可以解码，以及选择最佳的组播组进行组播间网络编码。该方法可以有效提高网络吞吐量，同时保证了组播间网络编码的解码性能。在网络链路带宽有限时，该方法可以有效保证各个组播组之间的传输公平性。
文档编号H04L12/18GK102148664SQ20111009963
公开日2011年8月10日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者汪敏, 谭冲, 邹君妮 申请人:上海大学