無線網(wǎng)絡中流間網(wǎng)絡編碼的研究.pdf

1、網(wǎng)絡編碼技術作為一種融合了路由和編碼的信息交互技術，改變了現(xiàn)有存儲轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡傳輸模式。網(wǎng)絡編碼的提出者R Ahlswede，Cai Ning等人指出，通過網(wǎng)絡編碼，可以達到多播路由傳輸?shù)淖畲罅鹘纾岣咝畔⒌膫鬏斝?，這在傳統(tǒng)存儲轉(zhuǎn)發(fā)傳輸模式下是很難達到的。因為這個顛覆性結(jié)論，網(wǎng)絡編碼至提出以來，迅速成為通信領域的熱點研究課題。
　　網(wǎng)絡編碼一般分為流內(nèi)和流間兩種網(wǎng)絡編碼方法。針對單一數(shù)據(jù)流的流內(nèi)網(wǎng)絡編碼研究，已經(jīng)取得一定的進展。研

2、究考慮多數(shù)據(jù)流并存的流間網(wǎng)絡編碼方法，對推動網(wǎng)絡編碼技術發(fā)有著重要的研究和應用價值。作為一個新興的技術，流間網(wǎng)絡編碼仍然存在著很大的研究空間。比如在有損網(wǎng)絡下的增益問題，在網(wǎng)絡重傳上的效率問題，以及編碼感知的優(yōu)化性問題等，仍然是該領域的開放性課題。本文主要對流間網(wǎng)絡編碼方法進行了系統(tǒng)的討論與分析，分別對其在有損網(wǎng)絡傳輸、點對多點網(wǎng)絡重傳以及多跳編碼感知中的傳輸特點、性能增益以及優(yōu)化方法等方面做了深入的研究，主要貢獻如下:
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3、)針對流間網(wǎng)絡編碼在有損網(wǎng)絡中的增益下降問題，通過論證鏈路質(zhì)量與編碼增益的關系,提出一個最大化編碼增益的流間網(wǎng)絡編碼方法。該方法在編碼端使用隨機線性網(wǎng)絡編碼，并通過探測輸出鏈路與偵聽鏈路的質(zhì)量來自適應調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)流之間的編碼比率，從而獲得最大的網(wǎng)絡編碼增益。仿真實驗結(jié)果表明，該方法相比于傳統(tǒng)流間網(wǎng)絡編碼方法提升15％的吞吐性能，減少50％的反饋次數(shù)。
　　(2)針對多數(shù)據(jù)流的點對多點網(wǎng)絡重傳問題，提出最優(yōu)化重傳效率的流間網(wǎng)絡編碼重傳方

4、法。該方法把若干單播數(shù)據(jù)流組合為一個重傳組，來優(yōu)化整個重傳組的傳輸效率。通過把該優(yōu)化問題建模成背包問題，并利用有向圖理論模型化整個重傳過程，給出該方法所能達到的傳輸增益下界。仿真結(jié)果表明，提出的重傳方法相比于傳統(tǒng)網(wǎng)絡編碼重傳方法可以節(jié)省43％的重傳次數(shù)，同時可以讓近90％的重傳數(shù)據(jù)包享受到網(wǎng)絡編碼帶來的增益。
　　(3)針對網(wǎng)絡編碼感知路由的優(yōu)化性問題，分別對基于機會路由和反壓力路由的兩種編碼感知策略進行了研究，并提出具體的設計方

5、法。基于機會路由，推理得出在機會路由下進行編碼感知不能依賴傳統(tǒng)的最大化編碼機會的路由策略。并針對這個結(jié)論，提出一個吞吐優(yōu)化的機會路由編碼感知方法。該路由方法相比于傳統(tǒng)編碼感知機會路由方法，可以提高近30％的網(wǎng)絡吞吐能力。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)流向著更多編碼機會的路徑傳輸。利用李雅普諾夫穩(wěn)定性