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摘 要 社会经济和科学技术的不断进步，带动了计算机互联网技术的发展，网络已经成为人们生活和工作中不可或缺的重要组成部分，而随着接入端口的增加，网络的容量会逐渐减少，其信息和数据的传输速度也会受到一定程度的影响。网络编码的使用，可以有效提高网络的吞吐量和可靠性，解决上述问题。本文提出了一种基于流内网络编码与流间网络编码的无线路由算法，与传统的编码感知路由算法相比，具有更高的吞吐量和可靠性。
关键词 流内网络编码；流间网络编码；无线路由算法
中图分类号：TN915 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）17-0067-01
随着信息化时代的到来，计算机网络技术得到了飞速的普及和应用，而无线网络凭借其简单的构造和更加广阔的覆盖范围，以及成本的低廉，成为人们工作和生活中相当常见的网络形式。但是，无线网络中，由于无线链路的质量较差，容易出现丢包现象，从而影响了网络的吞吐率和可靠性。因此，对于相关技术人员而言，采取合理的措施，同时提高无线路由的吞吐率和可靠性，是一个亟待解决的问题。
1 网络编码概述
网络编码，是指一种融合了路由和编码的信息交换技术，其核心思想，是在网络中的各个节点上，对各条信道上收到的信息进行线性或者非线性的处理，然后转发给下游节点，中间节点扮演着编码器或信号处理器的角色。网络编码已经被证明可以极大地提高网络的吞吐量和可靠性，可以分为流内网络编码与流间网络编码两类。其中，流间网络编码是指网络节点将不同的数据包编码进行收集和整理组合，之后通过广播的形式发送出去，从而有效提高数据包单次传输时的信息量，减少信息的传输次数，从而提高网络吞吐量；流内网络编码是指网络节点将需要传输的同一条流的数据进行细分，分为大小相同的多个数据包，之后通过编码组合，形成多个编码包发送，目标节点只要接收到编码包，就可以自动进行解码，获得原始数据，从而避免对数据包的确认，减少了数据包重新传输的次数，保证了数据传输的可靠性。
2 网络编码对于无线网络的影响
使用流间网络编码，提高无线网络的吞吐率，最早是与Katti等人提出的CODE协议。在协议中，使用机会网络编码的方法，实现了两条范围的网络编码，从而提高了网络的吞吐量。基于流间网络编码的无线路由，可以通过对网络中编码机会较多的路由，对数据包进行传输，以减少数据包的传输次数。同时，对流间网络编码增益与速率匹配之间的作用和相互关系进行了分析，并以此提出了最优速率选择方法，从而提高网络编码的增益。卢冀等人提出了基于机会式网络编码的低时延广播传输算法，而汪玉等人则对流间网络编码中的侦听管理策略进行了分析。但是，上述流间网络编码算法有一个共同的缺陷，就是没有对不同流速之间的链路丢包情况进行考虑，使得在运行中存在一定的问题。利用链路的特性，对流间网络编码进行改进，可以提高网络的吞吐量。
Chachulski等人针对流内网络编码体处理MORE协议，可以利用流内网络编码，解决机会路由中，中继节点数据传输的协作问题，同时可以充分利用网络的空间关系，通过多个节点对数据包进行转发，以提高网络的吞吐量。卢文伟等人则利用流内线性网络编码，提出了免确认的节能路由算法，算法利用多路径传输多个编码包，目的节点收到一定数量的编码包解码出所需的数据包，从而避免了复杂的确认重传，同时，还有许多流内网络编码的相关算法，但是整体上来说，这些算法中，流内网络与流间网络是相互分离的，都存在一定的缺陷。因此，如何将流间网络编码和流内网络编码结合起来，相互补充，相互促进，是一个需要研究的问题。
3 基于流内网络编码和流间网络编码的无线路由算法
3.1 提出
无线网络在传输数据时，由于存在无线链路的丢包现象，一条路由在发送数据包时，每跳一次都可能丢包，而为了保证数据的完整性，需要对其进行重传，使得效率低下。而如果在这个时候，使用流内网络编码对数据进行传输，利用固定路由外存在的辅助节点，协助其进行数据包的重新传输，就可以有效减少重新传输的次数。下一跳节点只需要接收一定数量的编码包，就可以解码出完整的数据包。基于这种思想，提出了一种基于流内网络编码与流间网络编码的无线路由算法，其基本算法包括：
1）对流间网络编码进行了改进，提出了新的策略INCS，并由此提出了一种编码感知固定路由的算法。
2）根据流内网络编码，提出了一种局部机会路由方法LOR，使得路由的每一跳数据传输得以实现。
3）对INCS与LOR的性能进行了理论分析。
3.2 基本思想
通常情况下，无线路由的发现过程是：源节点向相邻节点广播路由发送请求包RREQ，通过中间节点的转发，达到目的节点后，目的节点再将RREP返还给源节点。源节点在收到返还回的RREP之后，重新选择一条新的路径。在编码感知的无线路由中，可以通过对返回的RREP中带有的路径节点信息，确认是否可进行编码。因此，最终选择的路径必须充分考虑网络编码的增益。但是，这样选择固定路由，存在一个问题，即没有对无线信道的广播特性进行充分考虑，导致在数据包重传时可能出现不必要的传输。
I2NCR的基本思想是：在编码感知路由的基础上，对无线信道的广播特性进行充分利用，结合流内网络编码，使用局部机会路由的方法，进行数据的传输，从而提高无线路由的吞吐率。该算法的基本流程如下：
首先，利用经过改进的流间网络编码策略（INCS），建立一条从源节点到目的节点的固定路由，然后，源节点将需要传输的数据进行细分，分为多个大小相同的数据段，再将每个数据段分为N个数据包，将这些数据包利用线性网络编码，组成多个编码包，之后使用局部机会路由的方法，通过固定的路径，向下一跳节点进行连续广播发送，当确认下一跳节点已经接收到N个线性无关的编码包后，可以进行下一段编码包的发送。
当固定路由中的下一跳节点受到编码包后，会将其进行汇总，并再次进行编码，然后通过LOR的方法，向再下一跳节点发送，确认其收到本段的N个编码后，继续发送下一段。一直到目的节点受到本段的N个编码包后，对其进行解码，获得原始数据包，并向上一跳节点发送确认信息，上一跳节点收到后可以发送下一段编码包。
4 结束语
总之，基于流内网络编码与流间网络编码的无线路由算法，可以在保证数据传输可靠性的前提下，减少数据传输次数，提高网络的吞吐量，进行推动无线网络的发展。
参考文献
[1]田贤忠，周前伟.一种基于流内与流间网络编码的无线路由算法[J].电子学报，2013（2）：395-400.
[2]潘达儒，曹伟，阮兆华.一种基于双向数据流网络编码的无线组播机会路由[J].华南师范大学学报（自然科学版），2012，44（3）：40-44.
[3]田贤忠，刘强，胡同森.一种基于网络编码的无线网络机会路由算法[J].传感技术学报，2011，24（12）：1771-1776.
关键词 流内网络编码；流间网络编码；无线路由算法
中图分类号：TN915 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）17-0067-01
随着信息化时代的到来，计算机网络技术得到了飞速的普及和应用，而无线网络凭借其简单的构造和更加广阔的覆盖范围，以及成本的低廉，成为人们工作和生活中相当常见的网络形式。但是，无线网络中，由于无线链路的质量较差，容易出现丢包现象，从而影响了网络的吞吐率和可靠性。因此，对于相关技术人员而言，采取合理的措施，同时提高无线路由的吞吐率和可靠性，是一个亟待解决的问题。
1 网络编码概述
网络编码，是指一种融合了路由和编码的信息交换技术，其核心思想，是在网络中的各个节点上，对各条信道上收到的信息进行线性或者非线性的处理，然后转发给下游节点，中间节点扮演着编码器或信号处理器的角色。网络编码已经被证明可以极大地提高网络的吞吐量和可靠性，可以分为流内网络编码与流间网络编码两类。其中，流间网络编码是指网络节点将不同的数据包编码进行收集和整理组合，之后通过广播的形式发送出去，从而有效提高数据包单次传输时的信息量，减少信息的传输次数，从而提高网络吞吐量；流内网络编码是指网络节点将需要传输的同一条流的数据进行细分，分为大小相同的多个数据包，之后通过编码组合，形成多个编码包发送，目标节点只要接收到编码包，就可以自动进行解码，获得原始数据，从而避免对数据包的确认，减少了数据包重新传输的次数，保证了数据传输的可靠性。
2 网络编码对于无线网络的影响
使用流间网络编码，提高无线网络的吞吐率，最早是与Katti等人提出的CODE协议。在协议中，使用机会网络编码的方法，实现了两条范围的网络编码，从而提高了网络的吞吐量。基于流间网络编码的无线路由，可以通过对网络中编码机会较多的路由，对数据包进行传输，以减少数据包的传输次数。同时，对流间网络编码增益与速率匹配之间的作用和相互关系进行了分析，并以此提出了最优速率选择方法，从而提高网络编码的增益。卢冀等人提出了基于机会式网络编码的低时延广播传输算法，而汪玉等人则对流间网络编码中的侦听管理策略进行了分析。但是，上述流间网络编码算法有一个共同的缺陷，就是没有对不同流速之间的链路丢包情况进行考虑，使得在运行中存在一定的问题。利用链路的特性，对流间网络编码进行改进，可以提高网络的吞吐量。
Chachulski等人针对流内网络编码体处理MORE协议，可以利用流内网络编码，解决机会路由中，中继节点数据传输的协作问题，同时可以充分利用网络的空间关系，通过多个节点对数据包进行转发，以提高网络的吞吐量。卢文伟等人则利用流内线性网络编码，提出了免确认的节能路由算法，算法利用多路径传输多个编码包，目的节点收到一定数量的编码包解码出所需的数据包，从而避免了复杂的确认重传，同时，还有许多流内网络编码的相关算法，但是整体上来说，这些算法中，流内网络与流间网络是相互分离的，都存在一定的缺陷。因此，如何将流间网络编码和流内网络编码结合起来，相互补充，相互促进，是一个需要研究的问题。
3 基于流内网络编码和流间网络编码的无线路由算法
3.1 提出
无线网络在传输数据时，由于存在无线链路的丢包现象，一条路由在发送数据包时，每跳一次都可能丢包，而为了保证数据的完整性，需要对其进行重传，使得效率低下。而如果在这个时候，使用流内网络编码对数据进行传输，利用固定路由外存在的辅助节点，协助其进行数据包的重新传输，就可以有效减少重新传输的次数。下一跳节点只需要接收一定数量的编码包，就可以解码出完整的数据包。基于这种思想，提出了一种基于流内网络编码与流间网络编码的无线路由算法，其基本算法包括：
1）对流间网络编码进行了改进，提出了新的策略INCS，并由此提出了一种编码感知固定路由的算法。
2）根据流内网络编码，提出了一种局部机会路由方法LOR，使得路由的每一跳数据传输得以实现。
3）对INCS与LOR的性能进行了理论分析。
3.2 基本思想
通常情况下，无线路由的发现过程是：源节点向相邻节点广播路由发送请求包RREQ，通过中间节点的转发，达到目的节点后，目的节点再将RREP返还给源节点。源节点在收到返还回的RREP之后，重新选择一条新的路径。在编码感知的无线路由中，可以通过对返回的RREP中带有的路径节点信息，确认是否可进行编码。因此，最终选择的路径必须充分考虑网络编码的增益。但是，这样选择固定路由，存在一个问题，即没有对无线信道的广播特性进行充分考虑，导致在数据包重传时可能出现不必要的传输。
I2NCR的基本思想是：在编码感知路由的基础上，对无线信道的广播特性进行充分利用，结合流内网络编码，使用局部机会路由的方法，进行数据的传输，从而提高无线路由的吞吐率。该算法的基本流程如下：
首先，利用经过改进的流间网络编码策略（INCS），建立一条从源节点到目的节点的固定路由，然后，源节点将需要传输的数据进行细分，分为多个大小相同的数据段，再将每个数据段分为N个数据包，将这些数据包利用线性网络编码，组成多个编码包，之后使用局部机会路由的方法，通过固定的路径，向下一跳节点进行连续广播发送，当确认下一跳节点已经接收到N个线性无关的编码包后，可以进行下一段编码包的发送。
当固定路由中的下一跳节点受到编码包后，会将其进行汇总，并再次进行编码，然后通过LOR的方法，向再下一跳节点发送，确认其收到本段的N个编码后，继续发送下一段。一直到目的节点受到本段的N个编码包后，对其进行解码，获得原始数据包，并向上一跳节点发送确认信息，上一跳节点收到后可以发送下一段编码包。
4 结束语
总之，基于流内网络编码与流间网络编码的无线路由算法，可以在保证数据传输可靠性的前提下，减少数据传输次数，提高网络的吞吐量，进行推动无线网络的发展。
参考文献
[1]田贤忠，周前伟.一种基于流内与流间网络编码的无线路由算法[J].电子学报，2013（2）：395-400.
[2]潘达儒，曹伟，阮兆华.一种基于双向数据流网络编码的无线组播机会路由[J].华南师范大学学报（自然科学版），2012，44（3）：40-44.
[3]田贤忠，刘强，胡同森.一种基于网络编码的无线网络机会路由算法[J].传感技术学报，2011，24（12）：1771-1776.