基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無線網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議

基于機(jī)會的網(wǎng)絡(luò)編碼方法（COPE）研究網(wǎng)絡(luò)編碼在無線環(huán)境中的協(xié)議層面上具體實(shí)現(xiàn)的問題，但COPE被動地等待編碼機(jī)會的出現(xiàn)。為了更大限度的提高網(wǎng)絡(luò)編碼的性能，需要將網(wǎng)絡(luò)編碼與無線路由協(xié)議相結(jié)合來在無線節(jié)點(diǎn)上創(chuàng)造出更多的編碼機(jī)會以減少總的傳輸次數(shù)，以有效的提升網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。當(dāng)前的編碼感知路由算法主要包括基于Markovian路由度量的路由協(xié)議、編碼感知機(jī)會路由協(xié)議（CORE）、分布式編碼感知路由協(xié)議（DCAR）、速率匹配的編碼感知多路徑路由協(xié)議（RCR）、編碼感知多路徑路由協(xié)議（CAMP）等。無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的編碼感知路由領(lǐng)域中新型路由度量和跨層設(shè)計等問題還需要進(jìn)一步研究。

　　網(wǎng)絡(luò)編碼（NC）使得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)既實(shí)現(xiàn)路由功能又實(shí)現(xiàn)編碼功能，已被證明是可以逼近網(wǎng)絡(luò)容量理論傳輸極限的有效方法。2000年，R.Ahlswede等人發(fā)表了文章“Network informatiON flow”證明了組播網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸模式下可以達(dá)到極大流容量理論上限。網(wǎng)絡(luò)編碼剛提出的幾年，研究工作主要集中在網(wǎng)絡(luò)編碼的理論以及構(gòu)造和應(yīng)用等方面。從2005年后，許多國外學(xué)者開始研究無線網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)編碼，然而網(wǎng)絡(luò)編碼在無線網(wǎng)絡(luò)（包括無線自組織網(wǎng)絡(luò)、無線Mesh網(wǎng)絡(luò)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)）的研究和應(yīng)用還處于起步的階段。

　　無線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)編碼的理論和應(yīng)用有著顯著的差別，這主要是由無線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征決定的。同時無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也是網(wǎng)絡(luò)編碼非常適宜的一個應(yīng)用領(lǐng)域。因?yàn)闊o線鏈路的不可靠性和物理層廣播特性非常適合使用編碼的方法。相對于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)編碼機(jī)制來說，無線網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)編碼尤其能夠增加單播流的吞吐量，這也是無線網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)編碼與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)編碼主要區(qū)別之一，這同樣得益于無線介質(zhì)的廣播特性。圖1所示為一無線網(wǎng)絡(luò)中3節(jié)點(diǎn)使用網(wǎng)絡(luò)編碼進(jìn)行通信的例子：節(jié)點(diǎn)A、節(jié)點(diǎn)B相互傳遞信息p1、p2。圖1中的箭頭代表無線鏈路。圖1（a）采用傳統(tǒng)的無線通信方式，這樣需要4次傳輸來完成報文的交換。但是如果利用無線介質(zhì)的廣播特性，將p1和p2作異或運(yùn)算后直接轉(zhuǎn)發(fā)出去，則在節(jié)點(diǎn)B處，根據(jù)接收到的信息可恢復(fù)出p1來；同理，在節(jié)點(diǎn)A處也可以恢復(fù)出信息p2來。因此采用了網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)后（見圖1（b）），只需要使用3次傳輸就可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)方式的所有通信要求。

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　　基于上述思想，Katti等提出基于機(jī)會的網(wǎng)絡(luò)編碼方法（COPE），COPE是首次研究網(wǎng)絡(luò)編碼在無線環(huán)境中的協(xié)議層面上具體實(shí)現(xiàn)的問題。COPE協(xié)議使用機(jī)會監(jiān)聽以及接收報告來獲取鄰居節(jié)點(diǎn)所存儲的報文信息。在得到所有鄰居節(jié)點(diǎn)所存儲的報文信息后，每個節(jié)點(diǎn)獨(dú)立的利用本地信息決定哪些數(shù)據(jù)包需要進(jìn)行編碼以及如何進(jìn)行編碼，以最大化一次傳輸中所能夠發(fā)送的報文數(shù)量。通過COPE，無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐量可以得到有效的提高。