基于机会网络编码(COPE)的卫星网络路由算法matlab仿真

news2024/12/27 1:16:01

1.程序功能描述

2.测试软件版本以及运行结果展示

3.核心程序

4.本算法原理

4.1机会网络编码（COPE）概述

4.2COPE算法原理

4.2.1 编码机会预测

4.2.2 编码决策

4.2.3 数据包编码

4.2.4 数据包传输

4.2.5 数据包解码

5.完整程序

1.程序功能描述

基于机会网络编码(COPE)的卫星网络路由算法。基于机会的网络编码（COPE，completely opportunity encoding）方法，使每个接收节点都对信道进行侦听，通过获取邻居节点的信息状态确定编码机会，并且在本地信息缓存区中进行编码，最后进行基于编码机会的路由，可以有效地提高无线网络的传输容量和吞吐量。

2.测试软件版本以及运行结果展示

MATLAB2022a版本运行

3.核心程序

...................................................................................
        for ijk = 1:Ndata
            Sn  = Ia(ijk);
            En  = Ib(ijk);
            %数据由Sn发送到En，%基于COPE协议进行网络编码data_frame，具体文献参考《参考.pdf》中关于COPE的编码过程
            [paths,costs] = func_dijkstra(Sn,En,Tmatrix); 
            path = paths;
            path_distance=0; 
            ds=0;
            for d=2:length(paths) 
               path_distance= path_distance + dmatrix(paths(d-1),paths(d)); 
               ds(d)=dmatrix(paths(d-1),paths(d)); 
            end 
            %根据path路径上的各个节点进行搜索，搜索AB型和X型号，用于计算获得编码的机会。
            %AB型号数量
            
            %AB型号数量
            Nab = 0;%减少传输次数比例为0.75
            for ijp = 1:length(path)-2
                dist = sqrt((X(path(ijp)) - X(path(ijp+1)))^2 + (Y(path(ijp)) - Y(path(ijp+1)))^2); 
                if dist <=CRadius
                   Nab=Nab+1;  
                end
            end
            %X型号数量,监听
            Nx  = 0;
            for ijp = 1:length(path)-2
                pindx = path(ijp+1);
                for ijn = 1:Nnode
                    dist(ijn) = sqrt((X(pindx) - X(ijn))^2 + (Y(pindx) - Y(ijn))^2); 
                end
                %Radius
                lens = find(dist<=Radius);
                if lens >= 4 %满足X型结构
                   Nx  = Nx + 1;%减少传输次数比例为5/8
                end
            end
            
            if isempty(path)==1 | Nab==0|Nx==0
               Kreduce = 1;
            else    
               Kreduce = (0.75*Nab/length(path)+5/8*Nx/length(path));
            end
            %吞吐量
            r       = randperm(Nnode);
            th(ijk) = func_throughput(data_num(iii),Kreduce,path_distance,r,Nnode);  
        end
        Throughput0 = [Throughput0,mean(th)];
    end
    Throughput(iii) = mean(Throughput0);
end

figure;
plot(data_num,Throughput,'b-o');
xlabel('数据流个数');
ylabel('网络吞吐量(kbit/s)');
grid on
save R0.mat data_num Throughput
12_043m

4.本算法原理

基于机会网络编码（COPE，Coding Opportunities Prediction and Exploitation）的卫星网络路由算法是一种结合了网络编码和机会路由的先进通信技术。它通过在网络中引入编码机制，提高了数据传输的可靠性和效率，特别适用于卫星网络这种具有高延迟、易断裂和动态拓扑特性的环境。

4.1机会网络编码（COPE）概述

COPE算法的核心思想是利用网络编码来增加数据的传输机会和减少冗余传输。传统的路由算法通常是在网络层进行决策，选择一条最佳路径进行数据传输。然而，在卫星网络中，由于链路的动态性和不稳定性，单一路径传输往往不能保证数据的可靠到达。COPE算法通过在网络层之上引入编码层，允许中间节点对数据进行编码和解码操作，从而增加了数据的传输路径和机会。