高损耗无线网络中基于网络编码的广播重传策略.docx

200812Dec.2008高损耗无线网络中基于网络编码的广播重传策略肖潇，杨路明，王伟平(中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙，410083)摘要：利用网络编码减少无线传输信息量的原理，结合高损耗无线广播丢包特点，提出多接收节点情况下网络编码组合重传的方法，给出基于网络编码的高损耗无线网络广播重传策略。通过对广播节点保存的信息接收情况矩阵进行丢失概率排序得到新的接收情况矩阵，再按照基于网络编码的多节点编码组合定理寻找满足可解性条件的丢失包组合。对于广播节点，将丢失包组合存入发送序列，进行编码组合，广播发送；对于接收节点，得到编码组合包，进行解码操作，解出丢失包。理论分析结果表明：策略中的编码信息包在所有接收节点具有可解性，可以达到重传目的。模拟测试表明：不同的节点丢包率和广播接收节点数目下，与逐个重传的策略相比，发送次数显著减少。尽管节点需要更大的计算能力，但是可以接受，策略可行。关键词：高损耗无线网络；无线广播；网络编码；重传策略中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1672?7207(2008)06?1291?05HighlosswirelessbroadcastingretransmissionschemebasedonnetworkcodingXIAOXiao,YANGLu-ming,WANGWei-ping(SchoolofInformationScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)Abstract:Basedonthephysical-layerbroadcastingpropertyofferedbythewirelessmedium,thenumberoftransmissionswassavedinthepacketstransmitsbynetworkcoding.Combinedwiththedropfeatureofhighlosswirelessbroadcasting,anovelretransmissionschemeinhighlosswirelessbroadcastingbasedonnetworkcodingwaspresented.Retransmissionpacketlistsweregeneratedbasedontheprobabilityofinformationpackets,andtheninformationpacketswerecodingcombinedusingnetworkcodingtheory.Inbroadcastingnodes,packetswerecollectedandsent;inreceivednodes,combinedpacketsweredecodedandgotthelostpackets.Thetheoreticanalysisshowsthattheapproachensuresthesolvabilityinthereceivednodesandachievesretransmission.Thesimulationresultsindicatethatcomparingwithtraditionalscheme,theschemeeffectivelyreducestheaveragenumberoftransmissions.Thegreatercomputingabilitiesarerequiredthantheoriginalapproach,buttheoverheadisreasonableandtheapproachiseffective.Keywords:highlosswirelessnetwork;wirelessbroadcasting;networkcoding;retransmissionscheme传输损耗较严重的情况下(如恶劣环境下布置的无线传感器网络)，广播操作传输错误率较高，必须使用重传策略来进行错误处理[1]。普通重传策略的思想基于：发送方通过反馈得到接收方的出错情况，重传出错的数据报文以恢复出错的报文[2]。然而，在高损耗无线网络广播中应用普通重传策略，较高的比特出收稿日期：2008?01?25；修回日期：2008?04?09基金项目：国家自然科学基金资助项目通信作者：肖潇(1981?)，男，湖南娄底人，博士研究生，从事网络优化和网络编码研究；电话E-mail:xiaogentleman@163.com1292中南大学学报(自然科学版)第39卷错率会产生2个方面的问题：一方面，广播传输中丢失信息包较多，需要数量较大的重传次数；另一方面，重传信息包