關(guān)性。802. 11-pcs總效用曲線與802. 11-pc基本重合，但及時效用比802. 11 高出達(dá)18.8%。這兩者的效用都遠(yuǎn)高于802. 11。這一組數(shù)據(jù)再次驗證，我們的調(diào)度策略能 夠在數(shù)據(jù)包編碼技術(shù)之上進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)的有效增益。
[0069] 圖6顯示了三種協(xié)議的時延性能。圖6(a)為三種協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)總流量的變化下， 所有被目的節(jié)點接收的數(shù)據(jù)包平均時延。802. 11-pcs的平均時延始終最低，即使網(wǎng)絡(luò)流 量增加，時延也沒有過多的提高，說明802. 11-pcs對大規(guī)模大流量網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性較好。 802. 11-pc與802. 11的時延性能都有一定起伏，其中802. 11-pc的時延比802. 11-pcs高出 約22. 3%，802. 11的時延比802. 11-pcs高出約24. 6%。圖6(b)為三種協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)總流量 的變化下，目的節(jié)點接收到的超時數(shù)據(jù)包的平均時延。這一組數(shù)據(jù)的起伏都比較大，有較大 的隨機性，因為超時的數(shù)據(jù)包其發(fā)送時間長，說明其受網(wǎng)絡(luò)交通和節(jié)點擁塞程度的影響較 大。802. 11的起伏最大，802. 11-pcs與802. 11-pc的曲線較接近。
【主權(quán)項】
1. 一種利用成對流間網(wǎng)絡(luò)編碼機會的數(shù)據(jù)流時延調(diào)度方法，其特征是包括以下步驟： 1) 建數(shù)據(jù)流隊列緩存IP層到達(dá)分組；分組緩存，在IP層與MAC層之間實現(xiàn)中間層協(xié) 議，緩存IP層到達(dá)的分組，為每條數(shù)據(jù)流建立虛擬隊列，發(fā)掘數(shù)據(jù)流間成對編碼機會； 2) 統(tǒng)計隊列信息，在每個調(diào)度時長開始時統(tǒng)計數(shù)據(jù)流信息，包括每個隊列中數(shù)據(jù)包個 數(shù)、權(quán)重、時延以及數(shù)據(jù)流成對編碼關(guān)系； 3) 分組調(diào)度，利用整數(shù)線性規(guī)劃方法計算分組的最優(yōu)發(fā)送次序； 4) 編碼發(fā)送，對需要編碼的數(shù)據(jù)包分組進(jìn)行編碼，加上編碼頭部后，將數(shù)據(jù)包按序發(fā)往 MAC層接口處； 5) 結(jié)束本輪調(diào)度，當(dāng)本輪調(diào)度時間到期后返回步驟1)，繼續(xù)調(diào)度本輪緩存的數(shù)據(jù)分 組。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是步驟1)利用節(jié)點的兩跳鄰居信息來發(fā)現(xiàn)成對 編碼機會；利用較小的計算成本，發(fā)現(xiàn)較多的編碼機會。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是步驟3)將最大化時延到達(dá)之前發(fā)送數(shù)據(jù)分組 權(quán)重和問題規(guī)約為整數(shù)線性規(guī)劃問題，并證明可以求出最優(yōu)發(fā)送次序。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是步驟5)劃定的調(diào)度時間段長度由網(wǎng)絡(luò)平均時 延決定。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是數(shù)據(jù)流時延調(diào)度方法具體分為3個階段：編 碼機會發(fā)現(xiàn)，分組調(diào)度和分組編碼； 階段一：編碼機會發(fā)現(xiàn)策略，編碼機會發(fā)現(xiàn)策略，能夠利用節(jié)點的一跳鄰居信息和兩跳 鄰居信息來挖掘數(shù)據(jù)流間的成對編碼關(guān)系；對于先應(yīng)式路由協(xié)議，每個節(jié)點能夠很容易的 知道自己的一跳和兩跳鄰居；對于反應(yīng)式路由協(xié)議，讓每個節(jié)點利用Hello報文廣播自己 的一跳鄰居信息給鄰居；收到鄰居的Hello報文后，節(jié)點就更新自己的一跳鄰居表和兩跳 鄰居表； 利用數(shù)據(jù)流的上下游節(jié)點信息以及中間節(jié)點的一跳和兩跳鄰居信息來判斷一對數(shù)據(jù) 流是否存在編碼關(guān)系； 將中間節(jié)點R收到的數(shù)據(jù)包，分別緩存到為每個數(shù)據(jù)流建立的隊列中；每條隊列都要 記錄下對應(yīng)數(shù)據(jù)流的源節(jié)點、目的節(jié)點、下一跳地址、權(quán)重大小、時延要求、數(shù)據(jù)包個數(shù)信 息，還要保存指向數(shù)據(jù)包列表的指針；每當(dāng)一個數(shù)據(jù)包進(jìn)入節(jié)點R時，首先檢查這個數(shù)據(jù)流 的隊列是否存在，若隊列存在，直接將該數(shù)據(jù)包加入隊列中的數(shù)據(jù)包列表，同時隊列信息中 數(shù)據(jù)包個數(shù)記錄加1 ;若不存在，則為這個數(shù)據(jù)流新建一個隊列，同時利用隊列信息以及編 碼判斷條件來檢查這條數(shù)據(jù)流和已入隊的數(shù)據(jù)流是否存在編碼關(guān)系； 階段二：分組調(diào)度；能根據(jù)數(shù)據(jù)流的編碼關(guān)系、權(quán)重、時延、隊列長度信息給出一個最 優(yōu)數(shù)據(jù)包發(fā)送順序；先定義一個調(diào)度區(qū)間為T個發(fā)送時隙，即在這段時間內(nèi)能發(fā)送出去T個 數(shù)據(jù)包；在每個調(diào)度區(qū)間的開始，統(tǒng)計隊列中記錄的數(shù)據(jù)流信息，編碼關(guān)系、權(quán)重、時延、隊 列長度，對最大化在時延到達(dá)之前發(fā)送數(shù)據(jù)包的權(quán)重和問題進(jìn)行形式化； 將經(jīng)過中間結(jié)點的數(shù)據(jù)流分為兩個集合，集合匕中數(shù)據(jù)流沒有編碼關(guān)系，為單流，集合 Pc中都是有編碼關(guān)系的編碼對；個數(shù)為Sk，對于有編碼關(guān)系的編碼有序?qū)Γ╥，j)，且滿足 i〈j，被成功轉(zhuǎn)發(fā)的編碼數(shù)據(jù)包個數(shù)定義Sd1,^和L中未被編碼就轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包叫做余 包，其個數(shù)分別定義為民和R y有R1 ? R,= 0的性質(zhì)，即兩者中至少有一個為0,否則兩個 數(shù)據(jù)流仍能繼續(xù)編碼； 通過線性規(guī)劃方法給出每個數(shù)據(jù)流發(fā)送的分組個數(shù)，按照時延從小到大的順序，將單 個數(shù)據(jù)包或是編碼數(shù)據(jù)包移動到中間節(jié)點R的發(fā)送隊列中，讓數(shù)據(jù)包等待MC層的發(fā)送機 會；同時清理原來的緩存數(shù)據(jù)隊列，等待新數(shù)據(jù)包的到達(dá)；每當(dāng)中間節(jié)點取得一個發(fā)送機 會，就從發(fā)送隊列的最前端取一個數(shù)據(jù)包發(fā)送；在調(diào)度區(qū)間內(nèi)到達(dá)節(jié)點的數(shù)據(jù)包，經(jīng)過IP 層的路由后，就被緩存在新的隊列里，在本輪調(diào)度結(jié)束后，參與下一輪的調(diào)度； 階段三：分組編碼，PTCS分組調(diào)度模塊輸出的發(fā)送順序是一系列的數(shù)據(jù)流中被調(diào)度的 數(shù)據(jù)包個數(shù)，這些數(shù)據(jù)流是單流或編碼流；中間節(jié)點按照這個發(fā)送順序，從每個數(shù)據(jù)流隊列 的最前端取出相應(yīng)個數(shù)的數(shù)據(jù)包發(fā)送；如果遇到編碼數(shù)據(jù)流，則要從一對編碼流中分別取 出數(shù)據(jù)包進(jìn)行編碼；稱這兩個數(shù)據(jù)一個為主編碼包，另一個為從屬編碼包；IP頭部中保存 的是主編碼包的源節(jié)點、目的節(jié)點、時延信息、權(quán)重信息、發(fā)送時間；需要給每個數(shù)據(jù)包加上 一個編碼頭部用于記錄從屬編碼包的信息，稱之為CodeHead，放在IP頭部和MAC頭部之間； CodeHead的結(jié)構(gòu)中，編碼標(biāo)識位顯示此數(shù)據(jù)包是否為編碼包，以及從屬編碼包的源節(jié)點、目 的節(jié)點、下一跳地址、時延信息、權(quán)重信息、發(fā)送時間信息；編碼后的數(shù)據(jù)包和其他單包一樣 按序加入節(jié)點的發(fā)送端口處，交由MC層發(fā)送；為了接收到編碼數(shù)據(jù)包，節(jié)點需要打開混雜 模式，也就是無線節(jié)點利用信道的廣播特性，接受一切能聽到的數(shù)據(jù)包，包括不是發(fā)送給它 自己的；MAC層收到單播數(shù)據(jù)包，就將數(shù)據(jù)包移交PTCS層；PTCS層判斷數(shù)據(jù)包是否編碼，并 對編碼的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼，最后將解碼后的單包提交IP層進(jìn)行路由或是交付。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用成對流間網(wǎng)絡(luò)編碼機會的數(shù)據(jù)流時延保障策略，包括以下步驟：分組緩存，在IP層與MAC層之間實現(xiàn)中間層協(xié)議，緩存IP層到達(dá)的分組，為每條數(shù)據(jù)流建立虛擬隊列，發(fā)掘數(shù)據(jù)流間成對編碼機會。統(tǒng)計隊列信息，在每個調(diào)度時長開始時統(tǒng)計每個隊列中數(shù)據(jù)包個數(shù)、權(quán)重、時延以及數(shù)據(jù)流成對編碼關(guān)系。分組調(diào)度，利用整數(shù)線性規(guī)劃方法計算分組的最優(yōu)發(fā)送次序和個數(shù)。編碼發(fā)送，對需要編碼的分組進(jìn)行編碼，加上編碼頭部后，發(fā)往MAC層接口處。結(jié)束本輪調(diào)度，當(dāng)本輪調(diào)度時間到期后返回步驟1，繼續(xù)調(diào)度本輪調(diào)度期間到達(dá)的數(shù)據(jù)分組。
【IPC分類】H04W28/18
【公開號】CN105163354
【申請?zhí)枴緾N201510460723
【發(fā)明人】陳貴海, 茅婭菲, 董超, 吳小兵, 戴海鵬
【申請人】南京大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年7月30日