，要遵照802.lib协议进行实验并不可行。
[0120] 2)软件条件
[0121] 每个节点安装Linux系统，本发明思想的模拟实现以常驻后台的方式进行，使用 Libpcap从无线设备捕获原始802. 11数据帧。系统向用户提供网络接口，方便用户像使用 网络设备一样进行操作。应用与常驻任务的交互等同于Linux内核支持的标准网络设备与 应用的交互。
[0122] 3)硬件条件
[0123]PC终端作为网络节点，同时附装全向天线的802. 11无线网卡，该卡基于NETGEAR 2.4&5GHz802.11a/g芯片系列。
[0124] 4)评价指标
[0125] 吞吐量：测量到的端到端之间所有流产生的数据流量之和。
[0126] 网络时延：网络结构中所有流对应从发送数据到收到数据包所需要的时间。
[0127] 结果及分析
[0128] 在单流模型中，网络吞吐量的大小与编码变化关系如图8所示。对于单流网络模 型而言，比起通用无编码方式，本发明具有很好的网络吞吐量增益；特别当虚拟流队列达到 20左右时，本发明的吞吐量达到了 0. 85左右，而通用方法只有0. 65左右。
[0129] 而在"X"型结构中，如图9(a)所示，本发明方法比其它三种方法在吞吐量方面优 势最大，增益最大。
[0130] 图9(b)所示的"车轮"型结构中，本发明所带来的网络吞吐量增益达到0.9,超出 其他方法至少15%。
[0131] 网络时延的大小随侦听缓存大小的变化关系如图10和图11所示。图10描述了 在"X"型网络结构下，网络时延随着侦听缓存的变大而逐渐下降，但本发明带来的网络时延 增益最大，这主要是由于侦听缓存越大，越多的数据包能参与到组群编码操作，从而导致单 次传输数据量的增大，最后降低了网络时延。
[0132] 图11则展示了在"车轮"型网络结构下，不同的网络数据流条件下，网络时延与侦 听缓存大小关系。从图可以看出，在相同侦听缓存大小条件下，数据流数量越多，时延越大。 当数据流数量为4,侦听缓存大小为20个单位数据包的时候，本发明的网络时延达到最少， 接近65ms。
[0133] 基于组群异或编码的侦听策略，编码节点根据侦听缓存内数据包的分布情况，在 流虚拟队列内选取对应的基础流和基础数据包集，采用组群异或编码操作，将收到的数据 包进行组群编码，并将它们以广播方式传输给目的节点；同时，侦听节点在收到编码数据包 后，从侦听缓存内选择对应的原始数据包对编码包进行组群解码操作，从而获得所需的原 始数据包；同时清空用于解码的数据包，并根据记录数据包适量内数据包记录确定是否需 要向传输范围内的源节点请求丢弃过的数据包。
[0134] 通过组群编码操作，极大地提升了单次传输数据包的信息量，同时也从很大程度 上提高了数据包编码率和侦听缓存的利用率。从而提升网络吞吐量和降低网络时延。
【主权项】
1. 一种两跳无线网络拓扑结构中的网络编码侦听管理方法，其特征在于，包括以下步 骤： 1) 初始化：目的节点清理侦听缓存并启动侦听进程，源节点启动发送数据包进程，中 间节点开启接收数据包进程； 2) 编码节点接收不同信息流传输的数据包，根据数据包所属的数据流缓存到不同的流 虚拟队列中；同时编码节点向目的节点请求侦听缓存中对应的数据包ID报告，以便于下一 阶段的数据包分组和编码； 3) 编码节点根据收到的侦听缓存中的数据包ID，结合虚拟队列中存在的不同流的数 据包，选取数据包数量最少的流对应的数据包集合作为基础数据包集，并将基础数据包集 和不同流的数据包进行组群异或编码，得到不同流的数据包和基础数据包集进行组群异或 编码后的数据包，即编码数据包； 4) 目的节点接收编码节点发送的编码数据包，获取编码数据包中所包含的原始数据包 信息，从侦听缓存中选取存在于编码数据包内的原始数据包，对编码数据包进行组群解码， 获得对应源节点发送的原始数据包； 5) 侦听缓存空闲后，处于源节点广播范围内的目的节点根据侦听缓存中的丢弃数据包 记录，向对应的源节点发送获取原始数据包请求，并将侦听到的原始数据包添加到侦听缓 存内，当目的节点侦听缓存内的原始数据包用于组群解码后，目的节点清空用于解码的原 始数据包，并将新侦听到的原始数据包添加到侦听缓存中。2. 根据权利要求1所述的两跳无线网络拓扑结构中的网络编码侦听管理方法，其特征 在于，对不同流的数据包进行组群异或编码的方法包括以下步骤： 1) 中继节点接收来自不同流i的数据包，并统计来自不同流的数据包的数量，比较不 同流之间数据包数量的大小，得出最小流数据包数量Min，再用其它流数据包数量与Min分 别进行除运算和取模运算，得出其它流数据包数量对Min的倍数C n和余数Re n，倍数Cn决定 流η对流i的组群编码次数，而余数Ren决定流η对流i最后一次参与编码的数据包的数 目；i = 1，2 ;n = 1，2 ;i 乒 η ; 2) 中继节点在流η中选取Min个数据包，将Min个数据包与流i中的对应序列的数据 包进行组对群异或操作，得到新的数据包匕 Μιη，将数据包匕Μιη与流η和流i两条流中对应 的队首数据包进行异或编码，得到P n，Min i，再将Pn，Min i与流η和流i中队首下一位置的数据 包进行异或编码，得到Pn,Min 2,依此递推，最后得到PrU; 3) 中继节点选择来自流i中前Ren个数据包和流η中剩余的数据包进行组群异或编码， 采用和步骤2)中同样的方法递推，得到对应的数据包； 4) 中继节点将步骤2)和步骤3)中经异或编码形成的数据包多播给目的节点。3. 根据权利要求2所述的两跳无线网络拓扑结构中的网络编码侦听管理方法，其特征 在于，对编码数据包进行组群解码的方法包括以下步骤： 1) 目的节点接收从中继节点多播的编码数据包并判断该编码数据包的是由哪些原始 数据包经组群编码而成； 2) 目的节点根据接收的编码数据包的ID信息，选取存在于侦听缓存内对应的原始数 据包，并将收到的来自编码节点的编码数据包与选取的数据包进行异或运算，得到源节点 发送过来的原始数据包的异或组合和对应的原始数据包ID ;依此方法，目的节点得到不同 流的源节点发送过来的以1为公差数量的原始数据包异或组合； 3) 目的节点根据得到的一系列源节点原始数据包异或组合，根据对应异或组合原始数 据包的数量，依次进行异或解码操作，得到对应的源节点发送的单个原始数据包； 4) 目的节点清空已用于群组解码的侦听缓存内的原始数据包，并进入下一轮侦听。4.根据权利要求3所述的两跳无线网络拓扑结构中的网络编码侦听管理方法，其特征 在于，对于新侦听到的原始数据包，若侦听缓存空闲，目的节点将新侦听的原始数据包加入 侦听缓存；若侦听缓存满，则目的节点对新侦听的原始数据包进行丢弃处理，同时记录丢弃 的原始数据包ID，便于在侦听缓存出现空闲时向对应源节点重获丢弃的原始数据包。
【专利摘要】本发明公开了一种两跳无线网络拓扑结构中的网络编码侦听管理方法，首先，编码节点接收来自不同源节点的数据包，并通过获取目的节点中侦听缓存内数据包信息，将编码队列内来自不同源节点的数据包进行组群异或编码；其次，目的节点根据侦听缓存内数据包，对收到的编码节点数据包进行逐级异或解码，获得对应源节点发送的数据包；最后，目的节点清空侦听缓存中用于组群解码的数据包，将新侦听的数据包置于空闲缓存内。理论分析和仿真实验表明，本发明方法比现有的其它侦听策略具有更高的吞吐量和更低的网络时延，并且，该方案具有很强的自适应性、可扩展性和安全性。
【IPC分类】H04L12/823, H04L1/00, H04L12/861
【公开号】CN105187326
【申请号】CN201510526286
【发明人】张大方, 宁佐廷, 谢鲲
【申请人】湖南大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年8月25日