网络编码中COPE方案的实现

陶雯

江苏第二师范学院数学与信息技术学院

网络编码中COPE方案的实现

陶雯

江苏第二师范学院数学与信息技术学院

本文首先介绍了无线网络编码中COPE方案的原理，接着描述了COPE方案的主要特点，最后通过分析得出COPE方案的编码原则以及优势。

网络编码 机会侦听 随机编码 COPE协议

无线网络编码技术是学术界的研究热点之一，其核心是网络中继节点将接受到的数据包进行编码处理之后通过多播技术发送出去。网络编码中的COPE方案是一个针对无线网络的可以实际应用的网络编码方案，其在原有的IP层和MAC层之间加入了COPE层，其主要作用是发送节点对发送队列中的数据包进行分析，根据数据包的下一跳节点进行分析将其进行异或操作，然后将异或的数据包发送到下一跳节点，下一跳节点接受到该异或包后，进行解码操作得到所需要的数据包。COPE方案的核心技术有以下三个：

1 机会侦听

由于无线网络是属于广播媒介的，所有节点会广播自己的接收报告（reception reports），告诉邻居自己所存的包有哪些。COPE方案要求其节点侦听所有通信并存储一段时间内的侦听数据，同时，各节点还需要向周围节点定时广播发送其所存储数据的通告。

2 机会编码

机会编码的核心是尽可能编码更多数据流的数据包达到最大的吞吐量。图1是机会编码的一个例子。图1(a)表示网络中有A、B、C、D四个节点，节点B中有P1、P2、P3和P4四个数据包，它向节点A、C、D发送P1、P2、P3和P4，节点A中存储了P2、P3，节点C中存储了P1和P4，节点D中存储了P1和P3。图1(b)显示了节点B中P1、P2、P3和P4四个数据包的下一跳节点分别为A、C、C、D。图1(c)列举出了三种可选的编码方案，第一种方案B向节点A、C、D发送P1⊕P2的编码包，节点A无法解码，节点C可以解码得到P2，C即是P2的下一跳节点，而节点D解码得到的P2，D不是P2的下一跳节点。此方案评价为差。第二种方案B向节点A、C、D发送P1⊕P3的编码包，节点A可以解码得到P1，A即是P1的下一跳节点，C解码得到P3，C即是P3的下一跳节点，节点D无法解码，此方案两个节点接受到预期的数据包，评价较好。第三种方案B向节点A、C、D发送P1⊕P2⊕P4的编码包，A、C、D通过解码分别得到P1、P2和P4，A、C、D均为P1、P2和P4的下一跳节点，这个方案评价为优。

3 获取邻居节点状态

通过接收报告，可以通知邻居自己拥有的本地包信息。依靠邻居节点发送的接受报告和在适当的情况下猜测邻居节点数据包的情况来获取邻居节点状态。

图1 机会编码举例

通过对图1机会编码的分析可以得出COPE的编码原则为：假设某节点要发送n个数据包P1,…,Pn至n个不同的下一跳节点R1,…,Rn，则该节点能够将这n个数据包XOR后转发出去的充要条件是每一个下一跳节点Ri都存有n-1个数据包Pj(i≠j)。COPE协议正是利用以上规则来最大可能的编码发送队列中的数据包，以减少传输次数，节约带宽提高网络吞吐量。

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2014江苏第二师范学院“十二五”第四期课题（JSNU2014YB02）资助

TP393

A

陶雯(1979-)，女，江苏泰州，硕士，讲师，CCF会员(E202102579)，主要研究方向为无线网络编码。