基于网络编码的无线数据传输技术研究

作     者：张军 

作者单位：上海大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张瑞

授予年度：2012年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：网络编码 重传算法 机会公平调度 队列调度 

摘      要：网络编码允许网络中间节点对来自不同方向的数据编码后转发，目的节点根据既定协议解码收到的数据获取原始信息。由于网络编码有效提高系统吞吐量，节省网络带宽，所以研究无线网络编码机制，对于这一技术的发展和推广以及后续研究应用工作的开展都具有重要的意义。在无线网络的应用实践中，由于信号具有多播的特性，每个节点广播范围内的其他节点均可接收到它发出的信息，因此将一系列数据信息通过编码的方式归约成为一条来发送，将通过多次传输的信息合并在一次数据传输中，传送等量的数据包含更多的可用信息，提高信道利用率与网络吞吐量。 鉴于此，本文将研究基于网络编码的无线数据传输技术，以求进一步使这项技术日趋成熟，并为实际应用提供较好的选择。本文主要研究以下内容： 第一，论文详细分析几种网络编码协议的工作原理，并对其中的部分协议进行网络仿真实验和数据结果分析。 第二，论文针对无线网络中的数据报文调度研究基于网络编码的机会公平调度机制，中间节点为不同的流量维持不同队列，报文是否要经过编码传送取决于队列状态和流量到达速率。然后对无线网络中转节点对缓冲区大小的需求做出定量分析。 第三，在基于网络编码的机会公平调度机制基础之上，基于现有的网络编码算法，针对其性能上的不足进行改进，建立新的网络编码算法模型，并对其性能进行详细分析。研究现有的基于网络编码的数据重传方法，分析其性能及优劣之处，并在此基础上提出改进方法，提出基于网络编码的无线单播重传机制和积极进行网络编码的队列调度策略。基于网络编码的无线单播重传机制，根据报文位图选择报文进行编码重传，提出重传报文和转发报文的调度算法，并且分析该机制的丢包率、延时和报文发送数目比率等性能。 第四，论文研究无线多播网络中多节点之间进行的数据传送，确定无线多播网络中多节点报文队列模型，然后根据报文队列模型提出基于集合的无线网络编码算法。该算法根据每个节点的广播域，为对无线多播网络中众多数据节点进行分类，对每类网络节点视为一个集合，然后针对集合间的数据交换行为，研究无线多播环境中基于网络编码的无线数据传输技术。