基于網絡編碼的無線傳輸技術研究.pdf

1、隨著無線網絡技術的成熟及針對傳輸質量要求的不斷提高，如何保證無線鏈路的可靠性和安全性、提高現有無線網絡資源的利用率已成為當今無線網絡通信研究的重要課題之一。 網絡編碼是一種融合編碼和路由的信息交換技術，傳輸路徑上的節(jié)點對接收到的多個數據包進行編碼融合后進行轉發(fā)，目的節(jié)點可以依據相應編碼系數進行解碼還原傳輸的原始信息。由于無線鏈路的廣播傳輸特性和不可靠性，近年來將網絡編碼應用于提高無線傳輸效率和安全可靠性方面的研究正在成為熱點。本

2、文主要針對無線傳輸中的鏈路可靠性、安全性及優(yōu)化無線路由傳輸等目標，研究了基于網絡編碼的無線廣播重傳策略、基于隨機線性網絡編碼的分批重傳策略、基于網絡編碼的無線惡意篡改檢測方法和結合網絡編碼的無線路徑代價衡量方法。 本文首先對應用網絡編碼無線傳輸技術的研究作了綜述，對網絡編碼的基本概念和定義作了說明，對網絡編碼在無線傳輸技術中的應用作了歸類和分析，指出了應用網絡編碼的無線傳輸技術的研究現狀、動態(tài)和存在的問題。 本文的主體部

3、分研究了無線傳輸技術中的可靠性與安全性問題。結合網絡編碼思想，針對傳輸可靠性中的廣播重傳問題和傳輸安全性中的惡意篡改檢測問題進行了擴展和分析。 針對傳統無線廣播重傳策略信道占用率較高、重傳次數較多的問題，提出了一種基于網絡編碼的廣播重傳策略。該策略分析了不同丟失包進行編碼組合重傳的可解性條件，提出了具有實際可用性的網絡編碼重傳算法和重傳實現機制。通過模擬測試結果表明，與逐個重傳的傳統策略相比，新策略有效地減少了信息包的平均傳輸次

4、數，提高了重傳效率。同時，針對新策略在較高鏈路丟包率下的重傳性能下降問題，引入了重傳再丟失處理策略和發(fā)送序列排序策略進行改進，有效的改善了較高鏈路丟包率下的重傳性能。 針對基于網絡編碼的廣播重傳策略處理延時較小但不能達到重傳性能最優(yōu)性的問題，提出了一種基于隨機線性網絡編碼的分批重傳策略，該策略對傳輸信息包分批進行重傳處理，源節(jié)點通過反饋記錄下每個批次的各個接收節(jié)點丟包數，按照隨機線性網絡編碼的方法編碼組合最大丟包數個線性編碼包廣

5、播重傳；接收節(jié)點采用運算編碼線性組合的方法獲得信息包數據。盡管該策略需要對批次內的信息包進行延時等待，但重傳性能可以達到每個信息包批次內的重傳最優(yōu)性。 針對無線惡意篡改檢測問題，提出了一種基于網絡編碼的無線網絡惡意篡改檢測方法，該方法不依賴額外硬件和密鑰，其核心思想是利用網絡編碼互換傳輸的特性對節(jié)點傳輸信息包進行鄰居節(jié)點驗證，通過簡單的異或和散列運算判斷出數據包是否被相鄰節(jié)點修改或者偽造，同時通過編碼可以達到一次發(fā)送雙向傳輸的目

6、的。分析結果表明，新的檢測方法能夠以較高的概率檢測出篡改和偽造，達到孤立惡意節(jié)點的目的。 本文進一步研究了結合網絡編碼的無線路由優(yōu)化問題。提出了一種結合網絡編碼的路徑代價衡量方法，該方法利用流量參數反映網絡編碼對信息流的“搭乘”影響，能夠較好地體現節(jié)點編碼對路徑上的傳輸次數的影響?；谠摵饬糠椒?，進一步提出了一種無線Mesh網絡中的結合網絡編碼的無線按需路由協議，并對該協議的具體路由過程和傳輸性能進行了模擬測試和分析。分析結果表