基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)信息交換策略研究.pdf

1、無(wú)線通信的出現(xiàn)使通信技術(shù)經(jīng)歷了又一次飛躍。無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)(Wireless Multi-hop Networks，WMNs)作為移動(dòng)通信的一個(gè)重要分支，在軍事、民用、商業(yè)和科研領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。但無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)因其無(wú)線特性，使網(wǎng)絡(luò)的性能受限，如信道容量有限，網(wǎng)絡(luò)的安全性有限，終端設(shè)備的能量受限，且網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓療o(wú)常，給網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的困難。網(wǎng)絡(luò)編碼允許并鼓勵(lì)中間節(jié)點(diǎn)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行線性和非線性編碼，使網(wǎng)絡(luò)吞吐量、帶寬利用率和魯棒

2、性大大提升。因此，如何將網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)與無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)環(huán)境更好的融合，以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量仍然是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。本文主要的研究工作如下：
　　1.研究了基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)信息交換(Information Exchanging with Network Coding，NCIE)傳輸策略。已有文獻(xiàn)已經(jīng)證明了在信息交換網(wǎng)絡(luò)中加入網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)是可行的。針對(duì)有兩條流入的數(shù)據(jù)流并存在編碼機(jī)會(huì)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的半雙工和TDMA時(shí)分特

3、性，設(shè)計(jì)出一種基于流水時(shí)隙復(fù)用的網(wǎng)絡(luò)編碼信息交換策略。該策略給出了網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(diǎn)與源端節(jié)點(diǎn)的收發(fā)時(shí)隙規(guī)律，以避免數(shù)據(jù)沖突造成的丟包。同時(shí)，設(shè)計(jì)了節(jié)點(diǎn)的緩存模型、編碼數(shù)據(jù)包的模型以及信息交換策略的整體流程。
　　2.研究了基于網(wǎng)絡(luò)編碼的信息交換傳輸策略的關(guān)鍵技術(shù)。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的滑動(dòng)窗口工作機(jī)制，分析了節(jié)點(diǎn)緩沖隊(duì)列中數(shù)據(jù)的插入與刪除過(guò)程。針對(duì)流入信息交換網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流速率不同的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)刻節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)緩沖隊(duì)列的隊(duì)長(zhǎng)進(jìn)行比較，使

4、中間節(jié)點(diǎn)靈活地在網(wǎng)絡(luò)編碼與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換的異步信息交換策略。針對(duì)鏈路存在丟包等無(wú)法正常接收數(shù)據(jù)的問(wèn)題，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的時(shí)分特性，設(shè)計(jì)了根據(jù)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列的數(shù)據(jù)序號(hào)和接收到數(shù)據(jù)的序號(hào)相比較，判斷數(shù)據(jù)包是否成功接收的基于TDMA的節(jié)點(diǎn)重傳算法。
　　3.采用Matlab評(píng)估了基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無(wú)線多跳信息交換策略的性能。將該策略與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)路由對(duì)比，分別比較了網(wǎng)絡(luò)整體的吞吐量和編碼增益。在不同數(shù)據(jù)流速率下將NCIE，普通的網(wǎng)絡(luò)編