無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中流間網(wǎng)絡(luò)編碼的研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)作為一種融合了路由和編碼的信息交互技術(shù)，改變了現(xiàn)有存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)傳輸模式。網(wǎng)絡(luò)編碼的提出者R Ahlswede，Cai Ning等人指出，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)編碼，可以達(dá)到多播路由傳輸?shù)淖畲罅鹘?，提高信息的傳輸效率，這在傳統(tǒng)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)傳輸模式下是很難達(dá)到的。因?yàn)檫@個(gè)顛覆性結(jié)論，網(wǎng)絡(luò)編碼至提出以來(lái)，迅速成為通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究課題。
　　網(wǎng)絡(luò)編碼一般分為流內(nèi)和流間兩種網(wǎng)絡(luò)編碼方法。針對(duì)單一數(shù)據(jù)流的流內(nèi)網(wǎng)絡(luò)編碼研究，已經(jīng)取得一定的進(jìn)展。研

2、究考慮多數(shù)據(jù)流并存的流間網(wǎng)絡(luò)編碼方法，對(duì)推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)發(fā)有著重要的研究和應(yīng)用價(jià)值。作為一個(gè)新興的技術(shù)，流間網(wǎng)絡(luò)編碼仍然存在著很大的研究空間。比如在有損網(wǎng)絡(luò)下的增益問(wèn)題，在網(wǎng)絡(luò)重傳上的效率問(wèn)題，以及編碼感知的優(yōu)化性問(wèn)題等，仍然是該領(lǐng)域的開放性課題。本文主要對(duì)流間網(wǎng)絡(luò)編碼方法進(jìn)行了系統(tǒng)的討論與分析，分別對(duì)其在有損網(wǎng)絡(luò)傳輸、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)重傳以及多跳編碼感知中的傳輸特點(diǎn)、性能增益以及優(yōu)化方法等方面做了深入的研究，主要貢獻(xiàn)如下:
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3、)針對(duì)流間網(wǎng)絡(luò)編碼在有損網(wǎng)絡(luò)中的增益下降問(wèn)題，通過(guò)論證鏈路質(zhì)量與編碼增益的關(guān)系,提出一個(gè)最大化編碼增益的流間網(wǎng)絡(luò)編碼方法。該方法在編碼端使用隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼，并通過(guò)探測(cè)輸出鏈路與偵聽(tīng)鏈路的質(zhì)量來(lái)自適應(yīng)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)流之間的編碼比率，從而獲得最大的網(wǎng)絡(luò)編碼增益。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法相比于傳統(tǒng)流間網(wǎng)絡(luò)編碼方法提升15％的吞吐性能，減少50％的反饋次數(shù)。
　　(2)針對(duì)多數(shù)據(jù)流的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)重傳問(wèn)題，提出最優(yōu)化重傳效率的流間網(wǎng)絡(luò)編碼重傳方

4、法。該方法把若干單播數(shù)據(jù)流組合為一個(gè)重傳組，來(lái)優(yōu)化整個(gè)重傳組的傳輸效率。通過(guò)把該優(yōu)化問(wèn)題建模成背包問(wèn)題，并利用有向圖理論模型化整個(gè)重傳過(guò)程，給出該方法所能達(dá)到的傳輸增益下界。仿真結(jié)果表明，提出的重傳方法相比于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)編碼重傳方法可以節(jié)省43％的重傳次數(shù)，同時(shí)可以讓近90％的重傳數(shù)據(jù)包享受到網(wǎng)絡(luò)編碼帶來(lái)的增益。
　　(3)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼感知路由的優(yōu)化性問(wèn)題，分別對(duì)基于機(jī)會(huì)路由和反壓力路由的兩種編碼感知策略進(jìn)行了研究，并提出具體的設(shè)計(jì)方

5、法。基于機(jī)會(huì)路由，推理得出在機(jī)會(huì)路由下進(jìn)行編碼感知不能依賴傳統(tǒng)的最大化編碼機(jī)會(huì)的路由策略。并針對(duì)這個(gè)結(jié)論，提出一個(gè)吞吐優(yōu)化的機(jī)會(huì)路由編碼感知方法。該路由方法相比于傳統(tǒng)編碼感知機(jī)會(huì)路由方法，可以提高近30％的網(wǎng)絡(luò)吞吐能力。其次，考慮到編碼感知路由在多跳網(wǎng)路由中的全局優(yōu)化問(wèn)題，提出基于反壓力路由的編碼感知方法。該方法把編碼感知加入到反壓力路由策略中，加快釋放相鄰節(jié)點(diǎn)之間的積壓數(shù)據(jù)，驅(qū)使著數(shù)據(jù)流向著更多編碼機(jī)會(huì)的路徑傳輸。利用李雅普諾夫穩(wěn)定性