基于机会网络编码的通信方法和通信装置与流程

本发明实施例涉及通信领域，并且更具体地，涉及一种基于机会网络编码的通信方法和通信装置。

背景技术：

随着通信网络基础设施的发展，卫星通信业务在网络通信中占有越来越重要的地位。传统的数据传输是基于端到端的数据流独立传输，可靠性是靠使用合适的协议来保证的。例如，普遍使用的传输控制协议/因特网互联协议(transmissioncontrolprotocol/internetprotocol，tcp/ip)用重传机制来保证传输的可靠性。但是在很多情况下tcp/ip协议并不适用，例如，点到多点的传输，在严重损坏的信道上进行传输等等。基于反馈重传的tcp在传输距离太长的时候性能很差，因为长距离导致发送方等待反馈确认信息时的空闲时间太长。传统传输手段不能满足卫星网络对服务质量的要求，在卫星网络中数据传输的效率和稳定性较差，特别是卫星网络信道存在衰落、干扰和传输距离长等特性，导致信息在传输过程中会受到随机错误和突发错误的影响，造成数据在卫星网络中传输时会发生误码或数据丢失等传输错误，卫星通信网络的不稳定以及随时间变化等特性，使得卫星通信对带宽、时延、时延抖动等都提出了更高的服务质量(qualityofservice，qos)要求。

网络编码是一种通过中继节点对接收到的信息进行编码来达到提高多播网络容量的技术。相对于传统的数据传输，网络编码的应用可以在系统吞吐量受限的环境下，显著提高数据传输的效率。但是，现有的基于网络编码的通信方法通信开销较大，影响网络生存期，如何使网络在有限的能量条件下尽可能工作更长时间成为一项亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种基于机会网络编码的通信方法和通信装置，能够减小网络中的通信开销，延长网络生存期。

第一方面，提供了一种基于机会网络编码的通信方法，该方法应用于分布式协作通信网络系统，该分布式协作通信网络系统包括多个信源节点和一个汇聚节点，包括：

该多个信源节点中的第i信源节点接收该多个信源节点中的第j信源节点广播的第一编码信息，该第一编码信息携带该第一编码信息的编码度数；该第i信源节点根据该第一编码信息的编码度数和该第i信源节点与该第j信源节点之间的路由跳数，确定是否要对该第一编码信息进行重编码；若该第i信源节点确定需要对该第一编码信息进行重编码，则该第i信源节点获取该第i信源节点的编码度分布，并根据该第i信源节点的编码度分布，确定第一编码度数；该第i信源节点根据该第一编码度数对该第一编码信息进行重编码，生成第二编码信息，并将该第二编码信息通过广播的形式发送至该汇聚节点；其中，i和j均为大于或等于1的整数，且i与j不相等。

可选地，该第i信源节点根据该第i信源节点的编码度分布，确定第一编码度数，包括：该第i信源节点从该第i信源节点的编码度分布中随机生成该第一编码度数。

因此，网络系统中的任一信源节点都可以接收到其它信源节点传输的编码信息，并根据该编码信息的度数和两个信源节点之间的路由信息，有选择性地对接收到的信息进行编码和转发，这样能够减小网络中的通信开销，使网络在有限的能量条件下尽可能工作更长时间，从而延长网络生存期，提高网络系统的传输效率。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，该第i信源节点根据该第一编码信息的编码度数和该第i信源节点与该第j信源节点之间的路由跳数，确定是否要对该第一编码信息进行重编码，包括：若该第一编码信息的编码度数小于第一阈值，且该第i信源节点与该第j信源节点之间的路由跳数小于第二阈值，则该第i信源节点确定对该第一编码信息进行重编码。

具体地，该第i信源节点可以根据预设的第一阈值和第二阈值，来判断是否要对该第一编码信息进行重编码，这样，能够避免对无需编码的信息重编码，造成资源的浪费。

结合第一方面的上述可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，在该第i信源节点获取该第i信源节点的编码度分布之前，该方法还包括：当网络初始化时，该第i信源节点确定该第i信源节点的编码度分布；或当该分布式协作通信网络系统的网络拓扑或者该原始数据信息发生变化时，该第i信源节点更新该第i信源节点的编码度分布。

具体地，该第i信源节点无需每次编码的时候都确定第i信源节点的编码度分布，只需要在网络初始化的时候确定，或者在系统的网络拓扑发生变化的时候对该每个信源节点的编码度分布进行更新即可，在每次编码的时候直接从内存中获取对应节点的编码度分布，这样，能够在一定程度上节省时间开销，提高编码效率。

结合第一方面的上述可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，该第i信源节点确定该第i信源节点的编码度分布，包括：该多个信源节点中的第i信源节点获取第一信息，该第一信息为用于解卷积运算所需的信息；该第i信源节点根据该第一信息，进行解卷积运算，得到该第i信源节点的编码度分布。

具体地，从汇聚节点开始对目的编码度分布进行解卷积，再对第一层子度分布进行递归式调用解卷积，直至叶节点为止。这样，多个信源节点中的每个信源节点都可以确定出自身的编码度分布，以便于后续直接根据自身的编码度分布选择编码度进行编码，无需每次都进行信源节点的编码度分布的计算，从而提高编码效率。

应理解，目的编码度分布是通过参数估计提前预设好的概率分布。在一种优选的情况下，本发明实施例的目的编码度分布满足鲁棒孤波分布(robustsolitondistribution，rsd)，这样，各个信源节点的原始数据包通过网络编码，传输到汇聚节点，该汇聚节点的译码度分布满足rsd分布，从而能够最大化译码效率。

结合第一方面的上述可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，该第一信息包括该第i信源节点的父节点、该父节点的编码度分布、该第i信源节点的子节点和该第i信源节点的原始数据信息。

结合第一方面的上述可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，在该多个信源节点中的第i信源节点获取第一信息之前，该方法还包括：当网络初始化时，该第i信源节点确定该第一信息；或当该分布式协作通信网络系统的网络拓扑或者该原始数据信息发生变化时，该第i信源节点更新该第一信息。

具体地，该第i信源节点无需每次编码的时候都确定上述第一信息，只需要在网络初始化的时候，或者系统的网络拓扑发生变化的时候对该第一信息进行更新即可，在每次编码的时候直接从内存中获取该第一信息，这样，能够在一定程度上节省时间开销，提高编码效率。

结合第一方面的上述可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，该第i信源节点更新该第i信源节点的编码度分布，包括：该第i信源节点接收来自该多个信源节点中的第q信源节点发送的第三编码信息，该第三编码信息携带该第q信源节点的编码度分布；该第i信源节点根据该第三编码信息判断该第q信源节点的数据信息是否发生变化；若该第q信源节点的数据信息发生变化，则该第i信源节点判断该第q信源节点为该第i信源节点的父节点还是子节点；若该第q信源节点为该第i信源节点的父节点，则该第i信源节点对该第q信源节点的编码度分布进行分解，获得该第i信源节点更新后的编码度分布；若该第q信源节点为该第i信源节点的子节点，则该第i信源节点将该第三编码信息的优先级设置为高优先级，通过广播的形式向该汇聚节点发送该第三编码信息，用于该汇聚节点确定更新后的目的编码度分布，并从该汇聚节点开始对该更新后的目的编码度分布进行逐层递归解卷积运算，使得该第i信源节点得到该第i信源节点更新后的编码度分布；其中，q为大于或等于1的整数，且q与i不相等。

具体地，若该第i信源节点接收到来自第q信源节点的第三编码信息之后，在第q信源节点的数据信息发生变化的情况下，可以根据该第三编码信息的具体情况，对该第i信源节点的编码度分布进行更新，从而动态地调整第i信源节点的编码度分布，能够提高编码的准确率。

可选地，若该第q信源节点既不是该第i信源节点的子节点，也不是该第i信源节点的父节点，则该第i信源节点丢弃该第q信源节点发送的第三编码信息。

结合第一方面的上述可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，该方法还包括：该第i信源节点开启定时器，周期性地判断该第i信源节点的数据信息是否发生变化；若该第i信源节点的数据信息发送变化，则该第i信源节点向该第i信源节点的父节点发送该第i信源节点的第四编码信息。

具体地，该第i信源节点可以开启定时器，周期性地判断该第i信源节点的数据信息是否发生变化，从而将变化了的第四编码信息发送给该第i信源节点的父节点，能够实现动态监测，实时调整第i信源节点以及其他节点的编码度分布，提高编码的准确率。

结合第一方面的上述可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，该方法还包括：若该第i信源节点确定不需要对该第一编码信息重编码，则该第i信源节点继续将该第一编码信息通过广播的形式发送至该汇聚节点。

在该第i信源节点确定不需要对该第一编码信息重编码之后，直接将该第一编码信息通过广播的方式发送至该汇聚节点，这样，能够避免对无需编码的信息重编码，造成资源的浪费。

可选地，该通信方法还可以包括：该汇聚节点接收该第一编码信息或该第二编码信息；该汇聚节点采用异或运算，逐步消去该第一编码信息或该第二编码信息中的编码度数，直到还原出对应的原始数据信息。

第二方面，提供了一种基于机会网络编码的通信装置，用于执行上述第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法。具体地，该装置包括用于执行上述第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法的单元。

第三方面，提供了一种基于机会网络编码的通信装置，该通信装置包括：接收器、发送器、存储器、处理器和总线系统。其中，该接收器、该发送器、该存储器和该处理器通过该总线系统相连，该存储器用于存储指令，该处理器用于执行该存储器存储的指令，以控制接收器接收信号，并控制发送器发送信号，并且当该处理器执行该存储器存储的指令时，该执行使得该处理器执行第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法。

第四方面，提供了一种计算机可读介质，用于存储计算机程序，该计算机程序包括用于执行第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法的指令。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例应用的分布式协作通信网络系统的示意图；

图2是本发明实施例提供的基于机会网络编码的通信方法的示意性流程图；

图3是本发明实施例提供的更新编码度分布的方法的示意性流程图；

图4是本发明实施例提供的另一基于机会网络编码的通信方法的示意图；

图5是本发明实施例提供的基于机会网络编码的通信装置的示意性框图；

图6是本发明实施例提供的另一基于机会网络编码的通信装置的示意性框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

应理解，本发明实施例的技术方案可以应用于各种通信装置，例如：全球移动通讯(globalsystemofmobilecommunication，gsm)系统、码分多址(codedivisionmultipleaccess，cdma)系统、宽带码分多址(widebandcodedivisionmultipleaccess，wcdma)系统、通用分组无线业务(generalpacketradioservice，gprs)、长期演进(longtermevolution，lte)系统、lte频分双工(frequencydivisionduplex，fdd)系统、lte时分双工(timedivisionduplex，tdd)、通用移动通信装置(universalmobiletelecommunicationsystem，umts)、全球互联微波接入(worldwideinteroperabilityformicrowaveaccess，wimax)通信装置、以及未来的5g通信装置等。

还应理解，本发明实施例的技术方案还可以应用于各种基于非正交多址接入技术的通信装置，例如稀疏码多址接入(sparsecodemultipleaccess，scma)系统，当然scma在通信领域也可以被称为其他名称；进一步地，本发明实施例的技术方案可以应用于采用非正交多址接入技术的多载波传输系统，例如采用非正交多址接入技术正交频分复用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，ofdm)、滤波器组多载波(filterbankmulti-carrier，fbmc)、通用频分复用(generalizedfrequencydivisionmultiplexing，gfdm)、滤波正交频分复用(filtered-ofdm，f-ofdm)系统等。

此外，本发明实施例的技术方案可以广泛应用于卫星通信网络、气球通信网络、无线传感网络和物联网(internetofthings，iot)系统等。

还应理解，本发明实施例中的节点(包括信源节点和汇聚节点)可以为终端设备，也可以为网络设备。

终端设备可以经无线接入网(radioaccessnetwork，ran)与一个或多个核心网进行通信，该终端设备可称为接入终端、用户设备(userequipment，ue)、用户单元、用户站、移动站、移动台、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、终端、无线通信设备、用户代理或用户装置。接入终端可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(sessioninitiationprotocol，sip)电话、无线本地环路(wirelesslocalloop，wll)站、个人数字处理(personaldigitalassistant，pda)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备、可穿戴设备、未来5g网络中的终端设备或者未来演进的公共陆地移动网络(publiclandmobilenetwork，plmn)中的终端设备等。

网络设备可用于与终端设备通信，该网络设备可以是gsm系统或cdma系统中的基站(basetransceiverstation，bts)，也可以是wcdma系统中的基站(nodeb，nb)，还可以是lte系统中的演进型基站(evolutionalnodeb，enb或enodeb)，或者该网络设备可以为中继站、接入点、车载设备、可穿戴设备、未来5g网络中的网络侧设备或者未来演进的plmn网络中的网络设备等。

图1示出了本发明实施例应用的分布式协作通信网络系统100。该分布式协作通信网络系统包括多个信源节点和一个汇聚节点sink。该多个信源节点各自拥有各自的原始数据信息，该多个信源节点可以将各自的原始数据信息进行网络编码，然后再向汇聚节点的方向发送。

在分布式通信装置中，多个独立的分布式信源具有各自的原始数据信息，当汇聚节点需要进行多源下载或数据存储调用时，需要将多个信源的数据信息进行汇聚。当信源节点间的距离较远、信道条件较差时，只能使用较低的速率(即1mbit/s或2mbit/s)来完成信息的传输。在分布式网络中，这不仅影响到本节点的传输性能，而且使得周围的邻节点需要等待较长的时间才有机会进行传输，从而降低了整个系统的性能。因此，需要通过节点间的相互协作来提高网络的性能。一种简单有效的方法是：通过引入一个邻居节点来协助信源节点到汇聚节点的传输。该邻居节点到信源节点和汇聚节点的信道条件均比较理想，因此可以支持高速率协作传输，从而提高了整个网络的饱和吞吐量。

因此，在分布式协作通信网络系统中，该多个信源节点中的每一个信源节点既可以作为信源节点传输自己的原始数据信息，又可以作为邻居节点转发来自其他节点的信息。

现有技术中的网络编码忽略了网络的特点，只在边缘节点进行编码和解码，而中间节点仅仅负责转发，通信开销较大，影响了网络的生存期。而在本发明应用的分布式协作通信网络系统100中，所有信源节点都收集数据并通过一跳或多跳传输给一个汇聚节点，网络中的任何节点均可以对接收到的信息进行编码和转发。汇聚节点接收传递过来的编码信息后，对多个编码信息进行解码，得到各个信源节点对应的原始数据信息。因此，这样的编码方法可以保障汇聚节点的译码冗余度最小，提高网络系统的传输效率，减小网络中的通信开销。

应理解，图1仅仅示例性地示出了若干个信源节点和一个汇聚节点，可选地，该网络系统100可以包括更多信源节点和更多汇聚节点，本发明实施例对此不作限定。

下面结合图2详细描述本发明实施例的基于机会网络编码的通信方法。

图2示出了本发明实施例提供的基于机会网络编码的通信方法200，该方法200可以应用于图1所示的网络系统100，但本发明实施例不限于此。如图2所示，该方法200包括：

s210，该多个信源节点中的第i信源节点接收该多个信源节点中的第j信源节点广播的第一编码信息，该第一编码信息携带该第一编码信息的编码度数。

具体地，该第i信源节点为多个信源节点中的任意一个信源节点，由于分布式协作通信网络系统是基于无线网络广播传输的，因此，该网络系统100中的多个信源节点中的每个信源节点除了可以接收来自子节点的数据包，还会接收来自非子节点、非邻居节点甚至多跳范围以外节点传输的数据包。在本发明实施例中，该第i信源节点可以接收该多个信源节点中的第j信源节点传输的数据包，即第一编码信息。

应理解，该第一编码信息可以是该第j信源节点对自己的原始数据信息进行编码生成的编码信息，也可以是该第j信源节点接收其他节点传输的编码信息，对该编码信息直接转发，或者对该编码信息重编码后再转发的信息。本发明实施例对此不作限定。

s220，该第i信源节点根据该第一编码信息的编码度数和该第i信源节点与该第j信源节点之间的路由跳数，确定是否要对该第一编码信息进行重编码。

作为一个可选的实施例，该第i信源节点根据该第一编码信息的编码度数和该第i信源节点与该第j信源节点之间的路由跳数，确定是否要对该第一编码信息进行重编码，包括：

若该第一编码信息的编码度数小于第一阈值，且该第i信源节点与该第j信源节点之间的路由跳数小于第二阈值，则该第i信源节点确定对该第一编码信息进行重编码。

s230，若该第i信源节点确定需要对该第一编码信息进行重编码，则该第i信源节点获取该第i信源节点的编码度分布，并根据该第i信源节点的编码度分布，确定第一编码度数。

s240，该第i信源节点根据该第一编码度数对该第一编码信息进行重编码，生成第二编码信息，并将该第二编码信息通过广播的形式发送至该汇聚节点。

其中，i和j均为大于或等于1的整数，且i与j不相等。

因此，在本发明实施例中，网络系统中的任一信源节点都可以接收到其它信源节点传输的编码信息，并根据该编码信息的度数和两个信源节点之间的路由信息，有选择性地对接收到的信息进行编码和转发，这样能够减小网络中的通信开销，使网络在有限的能量条件下尽可能工作更长时间，从而延长网络生存期，提高网络系统的传输效率。

应理解，机会网络编码(opportunisticnetworkcoding，onc)是运用在无线网络上的一种随机线性网络编码方法。onc的核心思想是：网络中的任何节点均可以编码、转发包；每个节点都保存有mixing-q(存放可编码的编码对包)、q1(存放目的节点即为此节点的包)以及q2(存放此节点监听到的包)三个队列。onc采用多优先级数据包调度策略，给予编码包更高的发送优先级，达到主动创造编码机会的效果，有效提高了网络的吞吐量。

onc充分利用传统网络协议中要丢弃的那些侦听到的包，其工作原理为：根据事先确定的路径，源节点x要将数据包p1通过节点a传输到目的节点y；源节点u需要将数据包p2通过节点c传输到目的节点v。根据无线信道信号广播式传送的特点，中间转发竞争节点b1、b2和b3均可捕捉到数据包p1和p2并存储于相应的队列中。因此，节点b1、b2和b3可以根据队列中数据包的类型通过竞争信道的方式进行转发，节点b2优先竞争到信道，并转发编码包p1+p2，第二跳节点v和y收到编码包后，使用缓存中的数据包可以成功解码，并会回复一个ack确认信息。

作为一个可选的实施例，若该第i信源节点确定不需要对该第一编码信息重编码，则该第i信源节点继续将该第一编码信息通过广播的形式发送至该汇聚节点。

应理解，若该第j信源节点为起始节点，在该多个信源节点中的第i信源节点接收该多个信源节点中的第j信源节点广播的第一编码信息之前，该方法还包括：该第j信源节点确定该第j信源节点的编码度分布，并根据该第j信源节点的编码度分布，确定该第j信源节点的编码度数；该第j信源节点根据第j信源节点的编码度数，对该第j信源节点的原始数据信息进行编码，生成该第一编码信息，该第一编码信息携带该第j信源节点的编码度分布，并将该第一编码信息通过广播的形式发送至该汇聚节点。

在本发明实施例中，若该第j信源节点为起始节点，因此，该第j信源节点会对自身的原始数据信息进行编码。该第j信源节点确定该第j信源节点的编码度分布，进一步确定编码度数，然后采用该编码度数对原始数据信息进行编码，生成第一编码信息。

作为一个可选的实施例，在该第i信源节点获取该第i信源节点的编码度分布之前，该方法还包括：

当网络初始化时，该第i信源节点确定该第i信源节点的编码度分布；或当该分布式协作通信网络系统的网络拓扑或者该原始数据信息发生变化时，该第i信源节点更新该第i信源节点的编码度分布。

具体地，该第i信源节点无需每次编码的时候都确定第i信源节点的编码度分布，只需要在网络初始化的时候确定，或者在系统的网络拓扑发生变化的时候对该每个信源节点的编码度分布进行更新即可，在每次编码的时候直接从内存中获取对应节点的编码度分布，这样，能够在一定程度上节省时间开销，提高编码效率。

作为一个可选的实施例，该第i信源节点确定该第i信源节点的编码度分布，包括：

该多个信源节点中的第i信源节点获取第一信息，该第一信息为用于解卷积运算所需的信息；该第i信源节点根据该第一信息，进行解卷积运算，得到该第i信源节点的编码度分布。

具体地，从汇聚节点开始对目的编码度分布进行解卷积，再对第一层子度分布进行递归式调用解卷积，直至叶节点为止。这样，多个信源节点中的每个信源节点都可以确定出自身的编码度分布，以便于后续直接根据自身的编码度分布选择编码度进行编码。

应理解，目的编码度分布是通过参数估计提前预设好的概率分布。在一种优选的情况下，本发明实施例的目的编码度分布满足鲁棒孤波分布(robustsolitondistribution，rsd)，这样，各个信源节点的原始数据包通过网络编码，传输到汇聚节点，该汇聚节点的译码度分布满足rsd分布，从而能够最大化译码效率。

作为一个可选的实施例，该第一信息包括该第i信源节点的父节点、该父节点的编码度分布、该第i信源节点的子节点和该第i信源节点的原始数据信息。

作为一个可选的实施例，在该多个信源节点中的第i信源节点获取第一信息之前，包括：

当网络初始化时，该第i信源节点确定该第一信息；或

当该分布式协作通信网络系统的网络拓扑或者该原始数据信息发生变化时，该第i信源节点更新该第一信息。

具体地，该第i信源节点无需每次编码的时候都确定上述第一信息，只需要在网络初始化的时候，或者系统的网络拓扑发生变化的时候对该第一信息进行更新即可，能够在一定程度上节省时间开销，提高编码效率。

作为一个可选的实施例，该第i信源节点更新该第i信源节点的编码度分布，包括：

该第i信源节点接收来自该多个信源节点中的第q信源节点发送的第三编码信息，该第三编码信息携带该第q信源节点的编码度分布；

该第i信源节点根据该第三编码信息判断该第q信源节点的数据信息是否发生变化；

若该第q信源节点的数据信息发生变化，则该第i信源节点判断该第q信源节点为该第i信源节点的父节点还是子节点；

若该第q信源节点为该第i信源节点的父节点，则该第i信源节点对该第q信源节点的编码度分布进行分解，获得该第i信源节点更新后的编码度分布；

若该第q信源节点为该第i信源节点的子节点，则该第i信源节点将该第三编码信息的优先级设置为高优先级，通过广播的形式向该汇聚节点发送该第三编码信息，用于该汇聚节点确定更新后的目的编码度分布，并从该汇聚节点开始对该更新后的目的编码度分布进行逐层递归解卷积运算，使得该第i信源节点得到该第i信源节点更新后的编码度分布；

其中，q为大于或等于1的整数，且q与i不相等。

在该实施例中，各个信源节点可以根据自身接收到的编码信息的来源以及各个节点数据信息是否变化，来动态地调整各个信源节点的编码度分布，从而可以有效地在汇聚节点达到预期的译码度分布。具体地，若该第i信源节点接收到来自第q信源节点的第三编码信息之后，在第q信源节点的数据信息发生变化的情况下，可以根据该第三编码信息的具体情况，对该第i信源节点的编码度分布进行更新，从而动态地调整第i信源节点的编码度分布，能够提高编码的准确率。

具体地，图3示出了上述更新编码度分布的方法300的示意性流程图，如图3所示，该方法300包括：

s301，该第i信源节点接收来自该多个信源节点中的第q信源节点发送的第三编码信息，该第三编码信息携带该第q信源节点的编码度分布；

s302，该第i信源节点根据该第三编码信息判断该第q信源节点的数据信息是否发生变化；

s303，若该第q信源节点的数据信息发生变化，则该第i信源节点判断该第q信源节点为该第i信源节点的子节点；

s304，若该第q信源节点不是该第i信源节点的子节点，则该第i信源节点判断该第q信源节点是否为该第i信源节点的父节点；

s305，若该第q信源节点为该第i信源节点的父节点，则该第i信源节点对该第q信源节点的编码度分布进行分解，获得该第i信源节点更新后的编码度分布；

s306，该第i信源节点将该更新后的编码度分布发送给该第i信源节点的各个子节点；

s307，若该第q信源节点为该第i信源节点的子节点，则该第i信源节点将该第三编码信息的优先级设置为高优先级，通过广播的形式向该汇聚节点发送该第三编码信息，用于该汇聚节点确定更新后的目的编码度分布；

s308，该第i信源节点从该汇聚节点开始对该更新后的目的编码度分布进行逐层递归解卷积运算，使得该第i信源节点得到该第i信源节点更新后的编码度分布；

s309，若该第q信源节点的数据信息未发生变化，则该第i信源节点判断系统的网络拓扑是否发生改变；

s310，若该系统的网络拓扑发生改变，则该第i信源节点更新改变了的节点的编码度分布；

s311，若该第q信源节点既不是该第i信源节点的子节点，也不是该第i信源节点的父节点，则该第i信源节点丢弃该第q信源节点发送的第三编码信息。

作为一个可选的实施例，该方法还包括：

该第i信源节点开启定时器，周期性地判断该第i信源节点的数据信息是否发生变化；

若该第i信源节点的数据信息发送变化，则该第i信源节点向该第i信源节点的父节点发送该第i信源节点的第四编码信息。

具体地，该第i信源节点可以开启定时器，周期性地判断该第i信源节点的数据信息是否发生变化，从而将变化了的第四编码信息发送给该第i信源节点的父节点，能够实现动态监测，实时调整第i信源节点以及其他节点的编码度分布，提高编码的准确率。

应理解，该通信方法还可以包括：该汇聚节点接收该第一编码信息或该第二编码信息；该汇聚节点采用异或运算，逐步消去该第一编码信息或该第二编码信息中的编码度数，直到还原出对应的原始数据信息。

图4示出了本发明实施例提供的另一基于机会网络编码的通信方法的示意图。该方法主要包括：

网络初始化更新：每个节点通过定期的邻居间信息交换，生成并维护一个邻居信息列表，该列表包含父节点(又称上游节点，比自己离根节点更近的邻居节点)和子节点(又称下游节点，比自己离根节点更远的邻居节点)，以及相对应的父节点和子节点的度数表，和各自的原始数据集合信息。此表只需要在网络初始化或网络拓扑发生变化时进行更新，所需的网络带宽很小；

递归式编码度分布解卷积：每个节点充分利用自己的邻居信息列表的节点度信息和原始数据集合，将根节点的目的编码度分布进行逐层递归解卷积，从根节点开始进行解卷积，再进行递归式调用解卷积，直至叶节点为止；

机会网络编码：每个节点除了接受来自子节点的数据包，还会接收来自非子节点，非邻居节点甚至多跳范围以外节点的传输数据包；然后判断接收到的数据包是否被本节点最终接受并进行重编码，接受概率的判定是以数据封包的编码度数和发送节点与接收节点之间的路由跳数为依据；重编码后的数据包会继续向根节点方向转发；

机会网络解码模块：最终，汇聚节点或根节点对收到的编码数据包解码，用来还原原始数据包，解码过程中使用异或操作，将编码封包进行解码来还原被编码的信息，解码原理是利用异或操作的特性去逐步消去每个封包中的数据度数，直到将所有原始信息包全部还原。

本发明实施例的基于机会网络编码的通信方法，通过网络系统中的任一信源节点接收其它信源节点传输的编码信息，并根据该编码信息的度数和两个信源节点之间的路由信息，有选择性地对接收到的信息进行编码和转发，能够减小网络中的通信开销，使网络在有限的能量条件下尽可能工作更长时间，从而延长网络生存期，提高网络系统的传输效率。

上文中结合图1至图4，详细描述了根据本发明实施例的基于机会网络编码的通信方法，下面将结合图5至图6，详细描述根据本发明实施例的基于机会网络编码的通信装置。

图5示出了本发明实施例提供的基于机会网络编码的通信装置400，该通信装置400可以为无线通信系统中的基站，也可以为卫星通信网络中的卫星，本发明实施例对此不作限定。具体地，该通信装置400包括：

接收单元410，用于接收多个信源节点中的第j信源节点广播的第一编码信息，该第一编码信息携带该第一编码信息对应的编码度数；

确定单元420，用于根据该通信装置与该第j信源节点之间的路由跳数和该接收单元接收的该第一编码信息的编码度数，确定是否要对该第一编码信息进行重编码；

获取单元430，用于在该确定单元确定需要对该第一编码信息进行重编码之后，获取该通信装置的编码度分布；

该确定单元420还用于：根据该获取单元获取的该通信装置的编码度分布，确定第一编码度数；

编码单元430，用于根据该第一编码度数对该第一编码信息进行重编码，生成第二编码信息；

发送单元440，用于将该编码单元生成的该第二编码信息通过广播的形式发送至汇聚节点；

其中，j为大于或等于1的整数。

在本发明实施例中，网络系统中的任一信源节点都可以接收到其它信源节点传输的编码信息，并根据该编码信息的度数和两个信源节点之间的路由信息，有选择性地对接收到的信息进行编码和转发，这样能够减小网络中的通信开销，延长网络生存期，从而保障汇聚节点的译码冗余度最小，提高网络系统的传输效率。

可选地，该确定单元420具体用于：若该第一编码信息的编码度数小于第一阈值，且该通信装置与该第j信源节点之间的路由跳数小于第二阈值，则确定对该第一编码信息进行重编码。

可选地，该确定单元420还用于：当网络初始化时，确定该通信装置的编码度分布；或当该分布式协作通信网络系统的网络拓扑或者该原始数据信息发生变化时，更新该通信装置的编码度分布。

可选地，该获取单元430具体用于：获取第一信息，该第一信息为用于解卷积运算所需的信息；该确定单元420具体用于：根据该获取单元获取的该第一信息，进行解卷积运算，得到该通信装置的编码度分布。

可选地，该第一信息包括该通信装置的父节点、该父节点的编码度分布、该通信装置的子节点和该通信装置的原始数据信息。

可选地，该确定单元420还用于：当网络初始化时，确定该第一信息；或当该分布式协作通信网络系统的网络拓扑或者该原始数据信息发生变化时，更新该第一信息。

可选地，该接收单元410具体用于：接收来自该多个信源节点中的第q信源节点发送的第三编码信息，该第三编码信息携带该第q信源节点的编码度分布；该确定单元420具体用于：根据该接收单元接收的该第三编码信息确定该第q信源节点的数据信息是否发生变化；若该第q信源节点的数据信息发生变化，则确定该第q信源节点为该通信装置的父节点还是子节点；该装置400还包括：计算单元，用于若该第q信源节点为该通信装置的父节点，则对该第q信源节点的编码度分布进行分解，获得该通信装置更新后的编码度分布；该发送单元440具体用于：若该第q信源节点为该通信装置的子节点，则该通信装置将该第三编码信息的优先级设置为高优先级，通过广播的形式向该汇聚节点发送该第三编码信息，用于该汇聚节点确定更新后的目的编码度分布；该计算单元还用于：从该汇聚节点开始对该更新后的目的编码度分布进行逐层递归解卷积运算，使得该通信装置得到该通信装置更新后的编码度分布；其中，q为大于或等于1的整数。

可选地，该装置400还包括：定时单元，用于开启定时器，周期性地判断该通信装置的数据信息是否发生变化；该发送单元440还用于：若该通信装置的数据信息发送变化，则向该通信装置的父节点发送该通信装置的第四编码信息。

可选地，该发送单元440还用于：若确定不需要对该第一编码信息重编码，则继续将该第一编码信息通过广播的形式发送至该汇聚节点。

应理解，这里的装置400以功能单元的形式体现。这里的术语“单元”可以指应用特有集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、电子电路、用于执行一个或多个软件或固件程序的处理器(例如共享处理器、专有处理器或组处理器等)和存储器、合并逻辑电路和/或其它支持所描述的功能的合适组件。在一个可选例子中，本领域技术人员可以理解，装置400可以具体为上述实施例中的第i信源节点，装置400可以用于执行上述方法实施例中与第i信源节点对应的各个流程和/或步骤，为避免重复，在此不再赘述。

图6示出了本发明实施例提供的基于机会网络编码的通信装置500。该通信装置500包括接收器510、处理器520、发送器530、存储器540和总线系统550。其中，接收器510、处理器520、发送器530和存储器540通过总线系统550相连，该存储器540用于存储指令，该处理器520用于执行该存储器540存储的指令，以控制该接收器510接收信号，并控制该发送器530发送指令。

其中，该接收器510用于接收多个信源节点中的第j信源节点广播的第一编码信息，该第一编码信息携带该第一编码信息对应的编码度数；该处理器520用于根据该通信装置与该第j信源节点之间的路由跳数和该接收单元接收的该第一编码信息的编码度数，确定是否要对该第一编码信息进行重编码；该接收器510用于在该确定单元确定需要对该第一编码信息进行重编码之后，获取该通信装置的编码度分布；该处理器520还用于：根据该获取单元获取的该通信装置的编码度分布，确定第一编码度数；根据该第一编码度数对该第一编码信息进行重编码，生成第二编码信息；该发送器530用于将该编码单元生成的该第二编码信息通过广播的形式发送至汇聚节点；其中，j为大于或等于1的整数。

在本发明实施例中，网络系统中的任一信源节点都可以接收到其它信源节点传输的编码信息，并根据该编码信息的度数和两个信源节点之间的路由信息，有选择性地对接收到的信息进行编码和转发，这样能够减小网络中的通信开销，延长网络生存期，从而保障汇聚节点的译码冗余度最小，提高网络系统的传输效率。

可选地，该处理器520具体用于：若该第一编码信息的编码度数小于第一阈值，且该通信装置与该第j信源节点之间的路由跳数小于第二阈值，则确定对该第一编码信息进行重编码。

可选地，该处理器520还用于：当网络初始化时，确定该通信装置的编码度分布；或当该分布式协作通信网络系统的网络拓扑或者该原始数据信息发生变化时，更新该通信装置的编码度分布。

可选地，该接收器510具体用于：获取第一信息，该第一信息为用于解卷积运算所需的信息；该确定单元420具体用于：根据该获取单元获取的该第一信息，进行解卷积运算，得到该通信装置的编码度分布。

可选地，该第一信息包括该通信装置的父节点、该父节点的编码度分布、该通信装置的子节点和该通信装置的原始数据信息。

可选地，该处理器520还用于：当网络初始化时，确定该第一信息；或当该分布式协作通信网络系统的网络拓扑或者该原始数据信息发生变化时，更新该第一信息。

可选地，该接收器510具体用于：接收来自该多个信源节点中的第q信源节点发送的第三编码信息，该第三编码信息携带该第q信源节点的编码度分布；该处理器520具体用于：根据该接收单元接收的该第三编码信息确定该第q信源节点的数据信息是否发生变化；若该第q信源节点的数据信息发生变化，则确定该第q信源节点为该通信装置的父节点还是子节点；若该第q信源节点为该通信装置的父节点，则对该第q信源节点的编码度分布进行分解，获得该通信装置更新后的编码度分布；该发送器530具体用于：若该第q信源节点为该通信装置的子节点，则该通信装置将该第三编码信息的优先级设置为高优先级，通过广播的形式向该汇聚节点发送该第三编码信息，用于该汇聚节点确定更新后的目的编码度分布；该处理器520还用于：从该汇聚节点开始对该更新后的目的编码度分布进行逐层递归解卷积运算，使得该通信装置得到该通信装置更新后的编码度分布；其中，q为大于或等于1的整数。

可选地，该处理器520还用于：开启定时器，周期性地判断该通信装置的数据信息是否发生变化；该发送器530还用于：若该通信装置的数据信息发送变化，则向该通信装置的父节点发送该通信装置的第四编码信息。

可选地，该发送器530还用于：若确定不需要对该第一编码信息重编码，则继续将该第一编码信息通过广播的形式发送至该汇聚节点。

应理解，装置500可以具体为上述实施例中的第i信源节点，并且可以用于执行上述方法实施例中与第i信源节点对应的各个步骤和/或流程。可选地，该存储器550可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。该处理器520可以用于执行存储器中存储的指令，并且该处理器执行该指令时，该处理器可以执行上述方法实施例中与第i信源节点对应的各个步骤和/或流程。

应理解，在本发明实施例中，该处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器执行存储器中的指令，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例中描述的各方法步骤和单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各实施例的步骤及组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域普通技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，简称为“rom”)、随机存取存储器(randomaccessmemory，简称为“ram”)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。