網(wǎng)絡(luò)組播中的網(wǎng)絡(luò)編碼構(gòu)造與優(yōu)化研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸和處理能力的大幅度提高使得基于組播技術(shù)的多點(diǎn)間數(shù)據(jù)傳輸需求日益增加。網(wǎng)絡(luò)編碼理論是21世紀(jì)初在信息論和網(wǎng)絡(luò)通信研究領(lǐng)域中的一個(gè)重大突破,而網(wǎng)絡(luò)組播中的網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)業(yè)已成為組播通信領(lǐng)域的重要研究課題之一。
　　 網(wǎng)絡(luò)編碼的基本思想是允許網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)參與編碼,而不再像傳統(tǒng)的路由傳輸方式僅僅局限于存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)。與傳統(tǒng)的路由傳輸方式相比,網(wǎng)絡(luò)編碼可以顯著改善網(wǎng)絡(luò)的性能,如提升網(wǎng)絡(luò)吞吐量、節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬資源、均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、增加網(wǎng)絡(luò)

2、的魯棒性和安全性等。但網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)需要對(duì)信息進(jìn)行編解碼操作,因此在數(shù)據(jù)傳輸過程中也增加了編碼操作運(yùn)算代價(jià)。
　　 在網(wǎng)絡(luò)組播中采用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的關(guān)鍵是構(gòu)造可行的網(wǎng)絡(luò)編碼方案,而編碼方案的優(yōu)劣則決定了編碼運(yùn)算代價(jià)和網(wǎng)絡(luò)吞吐率。顯然,提高網(wǎng)絡(luò)吞吐率、降低編碼運(yùn)算代價(jià)對(duì)采用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的組播數(shù)據(jù)傳輸具有重要的意義,它們是構(gòu)造可行的網(wǎng)絡(luò)編碼方案時(shí)要考慮的兩個(gè)重要因素。
　　 基于以上兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)編碼構(gòu)造要素,本文主要在三個(gè)方面進(jìn)行了

3、研究:
　　 1.網(wǎng)絡(luò)編碼操作運(yùn)算代價(jià)與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)間的關(guān)系研究。已有文獻(xiàn)表明網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的選取對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼的運(yùn)算量有著明顯的影響。本文通過理論分析和推導(dǎo),導(dǎo)出網(wǎng)絡(luò)編碼運(yùn)算代價(jià)與相關(guān)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的確切數(shù)學(xué)關(guān)系模型,揭示了網(wǎng)絡(luò)參數(shù)如何影響網(wǎng)絡(luò)編碼運(yùn)算量。該理論推導(dǎo)可以為正確地選取網(wǎng)絡(luò)參數(shù)提供有效的指導(dǎo)。
　　 2.給定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?在保證組播率達(dá)到理論最大值的條件下,最少網(wǎng)絡(luò)編碼邊求解問題研究。首先,在分析了現(xiàn)有應(yīng)用遺傳算法降低網(wǎng)絡(luò)編碼運(yùn)算

4、代價(jià)的研究工作的基礎(chǔ)上,針對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼方案篩選問題的特點(diǎn),對(duì)遺傳算法做出全面的改進(jìn)并應(yīng)用于最少網(wǎng)絡(luò)編碼邊求解問題。模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示,改進(jìn)后的新算法在運(yùn)行效率和篩選方案的優(yōu)秀程度上都要優(yōu)于以往算法。
　　 3.多源組播網(wǎng)絡(luò)編碼構(gòu)造與優(yōu)化研究。目前網(wǎng)絡(luò)編碼的研究基本上局限于有向無環(huán)的單源組播網(wǎng)絡(luò),對(duì)于多源組播網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)編碼的研究還不夠充分。本文在前人的研究基礎(chǔ)上,對(duì)無環(huán)多源組播網(wǎng)絡(luò)編碼的優(yōu)化構(gòu)造展開了研究。采用蟻群優(yōu)化算法對(duì)多源組播