CN110753381B - 基于改进编码条件和增益保证的无线多跳网编码感知路由 - Google Patents

Abstract

本发明是基于改进编码条件和增益保证的无线多跳网编码感知路由，(1)利用流间网络编码，减少数据传输次数，提高无线多跳网络吞吐量和传输效能；(2)利用改进网络编码条件，计算节点的网络编码机会，发现大多数两条数据流网络编码机会，避免目的节点无法解码的问题，提高网络编码发现的准确度，并降低网络编码发现开销；(3)利用编码增益保证机制，计算实际网络编码增益，确保网络编码能够提升路由性能。本发明将改进网络编码条件和增益保证机制应用于网络编码感知路由，降低网络编码机会发现的开销，提高网络编码机会准确度，确保网络编码机会能够对路由传输起到正面增益作用，提高路由传输效率，提高网络吞吐量。

Description

基于改进编码条件和增益保证的无线多跳网编码感知路由

技术领域

本发明具体为一种无线多跳网络中网络编码感知路由方法，主要适用于无线多跳网络中路由发现和数据传输路径选择。引入改进的网络编码条件，以降低网络编码机会发现开销。引入网络编码增益保证机制，在无线监听所需重传开销和网络编码增益之间权衡，无线监听重传开销大于网络编码增益时，不进行网络编码，否则实施网络编码，确保网络编码提升路由性能。属于无线网络技术领域。

背景技术

无线多跳网络是一种由带有无线收发设备的节点，以自组织的方式构建的无线通信系统。无线多跳网络中每个节点同时具有路由节点和终端节点功能，任意两个不在相互通信范围内的节点之间如要进行通信，需要其他节点的转发，数据才能最终到的目的节点。由于网络中每个节点功能与地位对等，没有中心化节点，也不需要任何网络基础设施，无线多跳网络可以在极端环境下快速部署网络，且网络具有组网灵活、部署快速、成本低廉、可扩展性强、抗毁性和健壮性强等优势。无线多跳网络被广泛应用于灾后应急通信、战场通信、环境监测、智能家居等场景。因此无线多跳网络具有广阔的应用前景。

典型的无线多跳网络有无线网状网络、无线传感器网络、无线自组织网络、车载自组织网络等。由于无线信道的开放特性，无线多跳网络中的数据传输容易受到无线干扰等因素的影响，制约了无线多跳网络传输的吞吐量和能量效率的提升。如何为无线多跳网络设计高吞吐量路由协议，实现无线多跳网络的高吞吐量、高能效地数据传输，是无线多跳网络的一个重要研究方向。

传统网络中，节点以存储转发方式工作。节点对收到的数据包不进行任何操作。近年来出现的网络编码技术改变了这一工作方式，其允许节点对收到的数据包进行数学运算，这种数学运算被称为网络编码。网络编码中，未进行任何数学运算的数据包被称为原始数据包。进行网络编码运算以后的数据包被称为编码数据包。

在无线网络环境下，采用网络编码后可以减少数据传输次数，提高网络吞吐量。此外，现有研究成果表明在100m的无线链路上传输1Kb的数据和CPU执行3Mb的指令所消耗的能量相当。即引入网络编码所带来的计算能量开销，与其节省数据传输次数所节约的能量相比可忽略。因此，网络编码技术适合于应用到无线多跳网络中。

由于网络编码在减少数据传输次数和提高网络吞吐量方面的优势，研究人员针对无线多跳网络已经提出了一些基于网络编码的路由技术。目前适用于无线多跳网络路由的网络编码主要分为流内网络编码和流间网络编码。流内网络编码，是指参与编码的数据来自同一数据流。流间网络编码，是指参与编码的数据来自不同数据流。流间网络编码实现通常采用异或运算。基于流间网络编码的路由技术，又称为网络编码感知路由。本发明针对的就是使用流间网络编码的路由技术，即网络编码感知路由。

网络编码感知路由有两种存在网络编码机会的基本编码拓扑，即链型拓扑和交叉型拓扑。在交叉型拓扑中，为了使编码节点的下跳节点正确解码，该节点必须监听并缓存编码节点的上一跳节点发送的数据。链形拓扑不需要监听。为了增加网络编码机会，后续提出了拓展的多跳网络编码条件，将网络编码拓扑扩展到编码节点的多跳范围。但在实际路由仿真中发现，依据多跳网络编码条件进行编码机会发现，会出现部分目的节点无法正确解码的问题。原因是多跳网络编码条件对于本次编码前已经发生编码的数据流，存在无法解码的问题。此外，为了增加编码增益，也出现了多条数据流的网络编码条件，但在实际网络中，多条数据流网络编码条件要求较为苛刻，满足要求的场景较少，对路由性能提升有限。

另一方面，交叉型编码拓扑及其拓展形式要求解码节点能够监听另外一条数据流在编码节点上游节点的信息，以便于正确解码。而无线监听在无线链路质量较差情况下，可能需要多次重传，这将导致为了解码而无线监听所需的额外传输高于网络编码带来的增益，从而让网络编码实际增加了网络开销，使得使用网络编码得不偿失。

发明内容

技术问题：本发明的目的主要是针对无线多跳网络，提出一种无线多跳网络中基于改进编码条件和编码增益保证的编码感知路由方法。利用改进的网络编码条件，聚焦编码机会中比例最高的两条数据流网络编码条件，且确保通过无线监听得到的数据包是参与编码的数据包，从而确保目的节点能够正确解码，提高网络编码机会的正确性。利用编码增益保障机制，分别计算无线监听所需期望传输开销和网络编码可减少的期望传输开销，如无线监听所需期望传输开销不小于网络编码可减少的期望传输开销，则不实施网络编码，否则实施网络编码，以确保网络编码能够为路由传输带来增益。

技术方案：本发明面向无线多跳网络，提出一种基于改进编码条件和增益保证的编码感知路由方法。相比于现有的无线多跳网络编码感知路由，其特殊性和创新性在于，该方法引入了改进的网络编码条件和增益保证机制。改进的网络编码条件仅考虑两条数据流交叉或重叠的场景，在发现主要编码机会同时，降低网络编码发现开销。同时，改进的网络编码条件，可以确保解码节点能够正确解码，避免了现有编码感知路由存在的目的节点无法解码的问题，提高网络编码感知和网络编码机会的准确性。增益保证机制，要求节点在发现编码机会后，将计算无线监听引入的额外期望传输开销与网络编码减少的传输开销之间进行比较。如果无线监听引入的额外期望传输开销不低于网络编码减少的传输开销，则不实施网络编码，否则在该节点实施网络编码，从而确保网络编码能够对网络传输带来正面增益提升，避免引入网络编码后反而导致网络传输性能下降的问题。因此本发明解决了现有编码感知路由中，目的节点无法解码、编码机会发现开销大、无法确保网络编码增益的问题。

本发明的一种基于改进编码条件和增益保证的无线多跳网编码感知路由利用改进网络编码条件进行编码机会计算，利用增益保证机制计算网络编码实际增益，具体包括以下步骤：

步骤a.源节点到目的节点的路由请求：

步骤a1.源节点创建目的地为目的节点的路由请求报文RREQ(Route REQuest)，

步骤a2.RREQ报文在通过中间节点向目的节点转发的过程中，将收集经过的各条无线链路的期望传输次数ETX(Expected Transmission Count)信息、各中间节点的标识号ID(IDentification)、各中间节点的邻居节点信息，以及当前节点到各邻居节点的无线链路的ETX信息，

步骤a3.RREQ报文到达目的节点后，保存上跳节点到目的节点的链路的ETX信息、目的节点的邻居节点信息、及目的节点到各个邻居节点链路的ETX信息，跳转到步骤b；

步骤b.目的节点到源节点的路由返回：

步骤b1.目的节点收到RREQ报文后，将为该RREQ报文创建对应的路由应答报文RREP(Route REPly)，

步骤b2.目的节点将RREQ中保存的探寻得到的路径信息复制到对应的RREP报文中，

步骤b3.RREP报文将依据RREQ中保存的路径，沿着相反方向向源节点返回，目的节点取出下一跳节点，将其转发出去，

步骤b4.RREP报文到达中间节点后，进行网络编码机会计算，

步骤b5.如果不存在网络编码机会，将RREP报文发送给RREQ反向路径上的下一跳节点，

步骤b6.如果当前节点存在网络编码机会，进行实际网络编码增益计算，

步骤b7.如果实际网络编码增益为正值，则将路径信息中的当前节点标记为编码节点，否则不标记当前节点，然后将RREP报文发送给RREQ反向路径上的下一跳节点，步骤b8.RREP报文到达源节点。

其中：

所述步骤b4中的网络编码机会计算为：

步骤c1.RREP中存储的完整路径为path，获取流经当前节点v的数据流集合为{f₁,f₂,…,f_n}，取出其中的数据流f_i；

步骤c2.如果在路径path上节点v的下游存在节点vd_p，该节点vd_p是数据流f_i上节点v的上游某个节点vu_i的邻居节点，或vd_p就是f_i上节点v的上游节点，且vd_p从vu_i获取的数据包，就是可能在节点v参加编码的数据包，则继续执行步骤c3，否则跳转到步骤c5；

步骤c3.如果在数据流f_i上节点v的下游存在节点vd_i，该节点vd_i是路径path上节点v的上游某个节点vu_p的邻居节点，或vd_i就是path上节点v的上游节点，且vd_i从vu_p获取的数据包，就是可能在节点v参加编码的数据包，则继续执行步骤c4，否则跳转到步骤c5；

步骤c4.path与数据流f_i在节点v存在网络编码机会，

步骤c5.取出{f₁,f₂,…,f_n}中的下一条数据流，跳转到步骤c2；如果{f₁,f₂,…,f_n}中的所有数据流都已遍历，则path在节点v不存在编码机会。

所述步骤d中的实际网络编码增益计算为：

步骤d1.假定路径path上，节点v到下一跳节点的ETX值为ETX_v，则理论网络编码增益记为ETX_v，

步骤d2.如果vd_p就是f_i上节点v的上游节点，则数据流f_i上用于无线监听所需传输开销Cost_fi为0；否则假定数据流f_i上，节点vu_i到下一跳节点的ETX值为ETX_ui，节点vu_i到节点vd_p的ETX值为ETX_uidp，则数据流f_i上用于无线监听所需传输开销为Cost_fi，且有

步骤d3.如果vd_i就是path上节点v的上游节点，则path上用于无线监听所需传输开销Cost_path为0；否则假定path上，节点vu_p到下一跳节点的ETX值为ETX_up，节点vu_p到节点vd_i的ETX值为ETX_updi，则数据流f_i上用于无线监听所需传输开销为Cost_path，且有

步骤d4.实际网络编码增益Gain＝ETX_v-Cost_fi-Cost_path，返回实际网络编码增益Gain。

所述步骤e中的路径开销计算为：

步骤e1.源节点收到多条RREP报文后，取出每个RREP中的路径信息，以及各条链路的ETX信息，

步骤e2.源节点将路径上被标记为编码节点为出发点的链路ETX值记为0，其他链路ETX值不变，然后计算路径上各条链路ETX值的和，作为路径的开销，

步骤e3.源节点选择代价最小的路径作为路由，

步骤e4.源节点更新路由表，至此，路由过程结束，源节点开始数据发送。

有益效果：现有的无线多跳网络的编码感知路由，其网络编码条件考虑多条数据流交叉的网络编码条件，且未考虑数据流之前是否已经编码，此外未考虑无线监听所带来的传输开销。这些问题导致现有编码感知路由的网络编码条件，可能出现目的节点无法正确解码问题，以及无线监听所需传输开销可能高于网络编码降低的传输开销，从而导致使用网络编码得不偿失。

本发明提出了一种基于改进编码条件和增益保证的无线多跳网络编码感知路由方法，该方法具有如下优点：

(1)利用改进网络编码条件，降低网络编码发现开销，避免解码失败问题，提高网络编码机会发现的准确性；

(2)利用增益保证机制，确保网络编码能够为路由传输带来正向增益，避免极端情况下引入网络编码出现的得不偿失情况；

(3)该发明方法具有较好的可扩展性和自适应性，能够适合各种类型的无线多跳网络。

附图说明

图1是基于改进网络编码条件和编码增益保证的无线多跳网编码感知路由流程图。

图2是网络编码感知路由基本编码拓扑结构图。

图3是基于改进网络编码条件的编码机会计算的示例图。

图4是基于增益保证的实际编码增益计算的示例图。

具体实施方式

本发明的无线多跳网中基于改进编码条件和增益保证的编码感知路由方法，包括以下内容：

(1)路由请求：源节点创建目的地为目的节点的路由请求报文RREQ(RouteREQuest)，并将其转发出去。中间节点收到路由请求报文后，将记录从上跳节点到当前节点之间无线链路的期望传输次数ETX(Expected Transmission Count)、当前中间节点的邻居信息及到每个邻居节点对应的无线链路ETX值，并将这些信息存储在RREQ报文中，然后中间节点将更新后的RREQ报文转发出去。

(2)路由返回：目的节点在收到RREQ报文后，将创建路由应答报文RREP(RouteREPly)。目的节点将RREQ报文发现的路径信息复制到RREP报文。RREP报文将沿着RREQ报文发现的反向路径，逐跳返回源节点。RREP报文在返回源节点的过程中，每到达一个中间节点，进行网络编码机会计算。如果不存在编码机会，则RREP被转发到下一跳节点。如果存在编码机会，该节点进行实际网络编码增益计算。如果无线监听期望传输次数不大于网络编码减少的期望传输次数，则该节点可以实施网络编码，并将该节点进行标记。否则该节点不能实施网络编码，不对该节点标记。

(3)网络编码机会计算：将依据改进网络编码条件，检查该路由是否与该节点当前经过的数据流之间存在网络编码机会。

(4)实际网络编码增益计算：依据改进网络编码条件确定无线监听节点，计算无线监听期望传输次数、网络编码减少的期望传输次数，并将网络编码减少的期望传输次数减去无线监听期望传输次数，得到的运算结果作为实际编码增益。

(5)路由开销计算：源节点在最终收到多个RREP报文后，计算各RREP中路径的开销，并选择开销最小的路径作为路由。源节点更新路由表，开始数据传输。

该无线多跳网络中基于改进网络编码条件和增益保证的编码感知路由，提出改进的网络编码条件，以降低编码感知开销和避免解码失败，引入增益保证机制，以确保网络编码对路由传输性能提升有正面作用，具体包括以下步骤：

步骤a.源节点到目的节点的路由请求：

步骤a1.源节点创建目的地为目的节点的路由请求报文RREQ(Route REQuest)，

步骤a2.RREQ报文在通过中间节点向目的节点转发的过程中，将收集经过的各条无线链路的期望传输次数ETX(Expected Transmission Count)信息、各中间节点的标识号ID(IDentification)、各中间节点的邻居节点信息，以及当前节点到各邻居节点的无线链路的ETX信息，

步骤a3.RREQ报文到达目的节点后，保存上跳节点到目的节点的链路的ETX信息、目的节点的邻居节点信息、及目的节点到各个邻居节点链路的ETX信息，跳转到步骤b；

步骤b.目的节点到源节点的路由返回：

步骤b1.目的节点收到RREQ报文后，将为该RREQ报文创建对应的路由应答报文RREP(Route REPly)，

步骤b2.目的节点将RREQ中保存的探寻得到的路径信息复制到对应的RREP报文中，

步骤b3.RREP报文将依据RREQ中保存的路径，沿着相反方向向源节点返回，目的节点取出下一跳节点，将其转发出去，

步骤b4.RREP报文到达中间节点后，进行网络编码机会计算，跳转到步骤c，

步骤b5.如果不存在网络编码机会，将RREP报文发送给RREQ反向路径上的下一跳节点，

步骤b6.如果当前节点存在网络编码机会，进行实际网络编码增益计算，跳转到步骤d，

步骤b7.如果实际网络编码增益为正值，则将路径信息中的当前节点标记为编码节点，否则不标记当前节点，然后将RREP报文发送给RREQ反向路径上的下一跳节点，

步骤b8.RREP报文到达源节点，跳转到步骤e；

步骤c.网络编码机会计算：

步骤c1.RREP中存储的完整路径为path，获取流经当前节点v的数据流集合为{f₁,f₂,…,f_n}，取出其中的数据流f_i。

步骤c2.如果在路径path上节点v的下游存在节点vd_p，该节点vd_p是数据流f_i上节点v的上游某个节点vu_i的邻居节点，或vd_p就是f_i上节点v的上游节点，且vd_p从vu_i获取的数据包，就是可能在节点v参加编码的数据包，则跳转到步骤c3，否则跳转到步骤c5

步骤c3.如果在数据流f_i上节点v的下游存在节点vd_i，该节点vd_i是路径path上节点v的上游某个节点vu_p的邻居节点，或vd_i就是path上节点v的上游节点，且vd_i从vu_p获取的数据包，就是可能在节点v参加编码的数据包，则跳转到步骤c4，否则跳转到步骤c5

步骤c4.path与数据流f_i在节点v存在网络编码机会，返回步骤b5，

步骤c5.取出{f₁,f₂,…,f_n}中的下一条数据流，跳转到步骤c2。如果{f₁,f₂,…,f_n}中的所有数据流都已遍历，则path在节点v不存在编码机会，返回步骤b5；

步骤d.实际网络编码增益计算：

步骤d1.假定路径path上，节点v到下一跳节点的ETX值为ETX_v，则理论网络编码增益记为ETX_v，

步骤d2.如果vd_p就是f_i上节点v的上游节点，则数据流f_i上用于无线监听所需传输开销Cost_fi为0。否则假定数据流f_i上，节点vu_i到下一跳节点的ETX值为ETX_ui，节点vu_i到节点vd_p的ETX值为ETX_uidp，则数据流f_i上用于无线监听所需传输开销为Cost_fi，且有

步骤d3.如果vd_i就是path上节点v的上游节点，则path上用于无线监听所需传输开销Cost_path为0。否则假定path上，节点vu_p到下一跳节点的ETX值为ETX_up，节点vu_p到节点vd_i的ETX值为ETX_updi，则数据流f_i上用于无线监听所需传输开销为Cost_path，且有

步骤d4.实际网络编码增益Gain＝ETX_v-Cost_fi-Cost_path，返回实际网络编码增益Gain，跳转到步骤b7；

步骤e.路径开销计算：

步骤e1.源节点收到多条RREP报文后，取出每个RREP中的路径信息，以及各条链路的ETX信息，

步骤e2.源节点将路径上被标记为编码节点为出发点的链路ETX值记为0，其他链路ETX值不变，然后计算路径上各条链路ETX值的和，作为路径的开销，

步骤e3.源节点选择代价最小的路径作为路由，

步骤e4.源节点更新路由表。至此，路由过程结束，源节点开始数据发送。

基于改进编码条件和增益保证的无线多跳网络编码感知路由方法的流程图如图1所示，下面进一步详细说明本发明的技术方案和方法流程。

(1)路由请求

源节点创建到目的地为目的节点的路由请求报文RREQ(Route REQuest)。RREQ报文通过网络中间节点转发，以广播方式向目的节点扩散。

中间节点收到RREQ报文，将收集从上跳节点到当前节点之间链路的期望传输次数ETX(Expected Transmission Count)信息、当前节点的邻居信息、当前节点到每个邻居节点的无线链路的期望传输次数ETX信息，并将这些信息保存在RREQ报文中。

(2)路由返回

目的节点收到RREQ报文后，将创建路由应答报文RREP(Route REPly)。目的节点将RREQ报文中保存的路径信息拷贝到RREP报文中。

RREP报文将沿着RREQ报文经过的反向路径，以单播方式返回源节点。RREP报文在返回源节点的过程中，每到达一个中间节点，该中间节点运行网络编码机会计算、实际网络编码增益计算。

如果在该中间节点存在编码机会，且实际编码增益为正值，则在RREP中该节点标记为编码节点。沿着RREP中的路径信息，将RREP转发到下一跳节点。

(3)编码机会计算

编码机会计算是基于改进的网络编码条件。改进的网络编码条件，考察RREP中的路径，是否与流经当前节点的数据流存在网络编码机会，且要求无线监听得到的数据包必须是实际参与网络编码的数据包，从而确保最终目的节点可以正确解码。

(4)实际网络编码增益计算

实际网络编码增益计算的对象是，如果RREP中的路径与流经当前节点的某条数据流存在编码机会，则网络编码可以减少的期望传输次数减去无线监听引入的额外期望传输次数就是实际的网络编码增益。如果实际网络编码增益为正值，则表明网络编码可以为路由传输带来实际增益，减少数据传输次数。如果实际网络编码增益为负值，则表示虽然可以进行网络编码，但是引入网络编码得不偿失，不能给路由传输带来任何增益。

(5)路由开销计算：

源节点在最终收到多个RREP报文后，取出每个RREP中的路径信息，以及各条链路的ETX信息。将路径上以编码节点为出发点的链路的ETX值记为0，其他链路的ETX值不变，然后计算路径上各条链路ETX值的和，作为路径开销。源节点选择开销最小的路径作为路由，更新路由表，开始数据发送。

为了直观地说明基于改进网络编码条件和增益保证的无线多跳网络编码感知路由的工作原理，图2给出了网络编码感知路由基本编码拓扑结构图，以图3中的一个示例，说明该路由基于改进网络编码条件的网络编码条件计算工作步骤，以图4中的一个示例，说明基于增益保证的网络编码增益计算工作步骤。

在图3中有13个节点。在起始阶段，网络中的两条数据流flow2和flow3交叉于节点7，依据基本网络编码拓扑，flow2和flow3在节点7进行网络编码，且flow2在节点8可以正确解码，flow3在节点13可以正确解码。然后节点1要向节点5发送数据，但节点1没有到节点5的路由信息，于是创建RREQ报文发起路由请求进程。

路由发现完成后，RREQ经过节点1、2、3、4、5最终到达目的节点5，随后节点5创建RREP报文，并将其沿着反向路由转发。节点3收到RREP报文后，依据RREP采集的路径信息、节点3流经的数据流flow2的路径信息，并依据改进网络编码条件，进行网络编码机会计算。

节点3发现，在flow2上节点3的下游存在节点11可以监听节点1的数据包，且节点1发送的数据包P1就是在节点3参与编码的数据包。

在flow1上节点3的下游存在节点5可以监听节点7的数据包，但是节点5从节点7监听得到的数据包是P2⊕P3，而不是节点3从节点9处收到的数据包P2，也即监听的数据包不是参与编码的数据包，则该条件不能用于编码机会判断。但是在flow1上节点3的下游存在节点4可以监听节点8的数据包，且节点8发送的数据包P2就是在节点3处参与编码的数据包。

则依据改进网络编码条件，flow1和flow2可以在节点3处存在编码机会，且flow2在节点11处可以正确解码，flow1在节点4处可以正确解码。RREP在节点3处发现网络编码机会。

在图4中有7个节点，两条数据流flow1和flow2。依据改进网络编码条件，flow1和flow2在节点3处存在网络编码机会，且节点7需要无线监听节点1发送的数据包，而节点4需要无线监听节点5发送的数据包。图中各条无线链路的ETX值标示在各条无线链路上。

依据实际网络编码增益计算方法，节点7监听节点1所需要的额外的开销Cost_flow1＝ETX₁₇-ETX₁₂＝3-2＝1，而节点4监听节点5所需要的额外的开销为Cost_flow2＝ETX₅₄-ETX₅₃＝3-2＝1。而对flow1来说，如在节点3处进行网络编码可以节省的开销是节点3到节点4的数据传输，即ETX₃₄＝3。则实际网络编码增益是ETX₃₄-Cost_flow1-Cost_flow2＝3-1-1＝1>0。则实际网络编码增益为正值，flow1和flow2在节点3处的网络编码可以为路由带来正面增益，可以在节点3处进行网络编码运算。

Claims (2)

1.一种基于改进编码条件和增益保证的无线多跳网编码感知路由方法，其特征在于，该路由利用改进网络编码条件进行编码机会计算，利用增益保证机制计算网络编码实际增益，具体包括以下步骤：

步骤a.源节点到目的节点的路由请求：

步骤a1.源节点创建目的地为目的节点的路由请求报文RREQ，

步骤a2.RREQ报文在通过中间节点向目的节点转发的过程中，将收集经过的各条无线链路的期望传输次数ETX信息、各中间节点的标识号ID、各中间节点的邻居节点信息，以及当前节点到各邻居节点的无线链路的ETX信息，

步骤a3.RREQ报文到达目的节点后，保存上跳节点到目的节点的链路的ETX信息、目的节点的邻居节点信息、及目的节点到各个邻居节点链路的ETX信息，跳转到步骤b；

步骤b.目的节点到源节点的路由返回：

步骤b1.目的节点收到RREQ报文后，将为该RREQ报文创建对应的路由应答报文RREP，

步骤b2.目的节点将RREQ中保存的探寻得到的路径信息复制到对应的RREP报文中，

步骤b3.RREP报文将依据RREQ中保存的路径，沿着相反方向向源节点返回，目的节点取出下一跳节点，将其转发出去，

步骤b4.RREP报文到达中间节点后，进行网络编码机会计算，

步骤b5.如果不存在网络编码机会，将RREP报文发送给RREQ反向路径上的下一跳节点，

步骤b6.如果当前节点存在网络编码机会，进行实际网络编码增益计算，

步骤b7.如果实际网络编码增益为正值，则将路径信息中的当前节点标记为编码节点，否则不标记当前节点，然后将RREP报文发送给RREQ反向路径上的下一跳节点，

步骤b8.RREP报文到达源节点；

其中，

所述步骤b4中的网络编码机会计算为：

步骤c1.RREP中存储的完整路径为path，获取流经当前节点v的数据流集合为{f₁,f₂,…,f_n}，取出其中的数据流f_i；

步骤c2.如果在路径path上节点v的下游存在节点vd_p，该节点vd_p是数据流f_i上节点v的上游某个节点vu_i的邻居节点，或vd_p就是f_i上节点v的上游节点，且vd_p从vu_i获取的数据包，就是可能在节点v参加编码的数据包，则继续执行步骤c3，否则跳转到步骤c5；

步骤c3.如果在数据流f_i上节点v的下游存在节点vd_i，该节点vd_i是路径path上节点v的上游某个节点vu_p的邻居节点，或vd_i就是path上节点v的上游节点，且vd_i从vu_p获取的数据包，就是可能在节点v参加编码的数据包，则继续执行步骤c4，否则跳转到步骤c5；

步骤c4.path与数据流f_i在节点v存在网络编码机会，

步骤c5.取出{f₁,f₂,…,f_n}中的下一条数据流，跳转到步骤c2；如果{f₁,f₂,…,f_n}中的所有数据流都已遍历，且没有数据流与path在节点v存在网络编码机会，则path在节点v不存在编码机会；

所述步骤b6中的实际网络编码增益计算为：

步骤d1.假定路径path上，节点v到下一跳节点的ETX值为ETX_v，则理论网络编码增益记为ETX_v，

步骤d2.如果vd_p就是f_i上节点v的上游节点，则数据流f_i上用于无线监听所需传输开销Cost_fi为0；否则假定数据流f_i上，节点vu_i到下一跳节点的ETX值为ETX_ui，节点vu_i到节点vd_p的ETX值为ETX_uidp，则数据流f_i上用于无线监听所需传输开销为Cost_fi，且有

步骤d3.如果vd_i就是path上节点v的上游节点，则path上用于无线监听所需传输开销Cost_path为0；否则假定path上，节点vu_p到下一跳节点的ETX值为ETX_up，节点vu_p到节点vd_i的ETX值为ETX_updi，则数据流f_i上用于无线监听所需传输开销为Cost_path，且有

步骤d4.实际网络编码增益Gain＝ETX_v-Cost_fi-Cost_path，返回实际网络编码增益Gain。

2.根据权利要求1所述的基于改进编码条件和增益保证的无线多跳网编码感知路由，其特征在于所述步骤b8中的路径开销计算为：

步骤e1.源节点收到多条RREP报文后，取出每个RREP中的路径信息，以及各条链路的ETX信息，

步骤e2.源节点将路径上被标记为编码节点为出发点的链路ETX值记为0，其他链路ETX值不变，然后计算路径上各条链路ETX值的和，作为路径的开销，

步骤e3.源节点选择代价最小的路径作为路由，

步骤e4.源节点更新路由表，至此，路由过程结束，源节点开始数据发送。

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