無線網(wǎng)絡下基于網(wǎng)絡編碼的實時調(diào)度技術研究.pdf

1、伴隨著網(wǎng)絡融合的推廣，無線網(wǎng)絡將成為互聯(lián)網(wǎng)通信量進一步發(fā)展的重要平臺。近年來，網(wǎng)絡通信量有了爆炸性的增長，尤其是具有延遲約束的視頻通信量。隨著網(wǎng)絡規(guī)模與業(yè)務的發(fā)展，到2015年，互聯(lián)網(wǎng)上91％的通信量是視頻，而移動網(wǎng)上67％的通信量是視頻。因此，實時業(yè)務，特別是面向視頻等的流媒體業(yè)務也將在無線網(wǎng)絡中得到廣泛應用。
　　 相對于有線網(wǎng)絡，無線網(wǎng)絡的帶寬等資源對持續(xù)高速發(fā)展的業(yè)務需求是非常有限的，而無線網(wǎng)絡越來越多地用于承載具有延時

2、約束的業(yè)務。延遲成為無線網(wǎng)絡服務質(zhì)量的重要度量指標，尤其是在無線網(wǎng)絡資源的分配上。
　　 網(wǎng)絡編碼擴展了中間節(jié)點的處理能力，打破了傳統(tǒng)理念中的“存儲+轉發(fā)”。它可以對網(wǎng)絡信息進行編碼來改善網(wǎng)絡的性能。無線網(wǎng)絡使用網(wǎng)絡編碼技術能在網(wǎng)絡吞吐量、功率損耗及安全性等方面提供新的解決思路，尤其是傳輸延遲的減少上，因為無線網(wǎng)絡具有廣播特性，它通過發(fā)送編碼數(shù)據(jù)來減少數(shù)據(jù)發(fā)送次數(shù)而降低傳輸延遲。在具有延遲約束的業(yè)務中，無線網(wǎng)絡資源的分配需要實時

3、調(diào)度算法，因此，改善無線網(wǎng)絡資源利用率需要結合網(wǎng)絡編碼等技術來實現(xiàn)。
　　 本文主要研究了無線網(wǎng)絡中基于網(wǎng)絡編碼的實時調(diào)度技術，從下述兩個方面進行研究和拓展:
　　 無線網(wǎng)絡信道狀態(tài)的隨機性使得研究分析復雜，本文對延遲這一關鍵性因素做了假設，分組有截止時間的約束，也就是說，分組需要在截止時間的范圍內(nèi)發(fā)送到目的節(jié)點，否則，這些分組會由于截止時間超期而被丟棄。本文基于分組有相同截止時間這個考慮因素，結合了網(wǎng)絡編碼技術，使用拉

4、格朗日對偶分解法和原始對偶更新法確定源節(jié)點每次發(fā)送的分組塊的大小和組成，來求解最優(yōu)的實時調(diào)度策略，從而進行無線網(wǎng)絡的資源分配。
　　 無線網(wǎng)絡中，源節(jié)點每次發(fā)送分組所采用的傳輸策略對最優(yōu)的分組塊大小和組成以及最優(yōu)的實時調(diào)度策略有影響。本文分析了輪詢策略、隨機網(wǎng)絡編碼、加權輪詢策略與加權隨機網(wǎng)絡編碼，并且通過仿真對比了它們性能差異。此外，本文還對分組有不同截止時間的考慮因素進行了擴展性研究，證明了存在無線網(wǎng)絡資源調(diào)度的最優(yōu)時間門限