基于网络编码的无线网络可靠传输技术研究

发布时间：2017-05-13 14:17

  本文关键词：基于网络编码的无线网络可靠传输技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着通信技术的发展,无线网络技术在人们的日常生活中已得到广泛的应用。由于无线网络中存在节点易于移动、信道质量差等特点,数据包在无线网络传输中容易发生丢包或误码等现象。在无线传输过程中,为了保证通信链路的可靠性,节点一旦发生丢包,就必须进行重传。如何提高无线网络的重传效率、减少网络延迟一直是通信领域的研究热点,而网络编码的提出为该问题研究指明了一个新方向。现有的基于网络编码的重传算法,在进行编码包选取时大都使用贪婪算法,尽量使编码在一起的丢失数据包数量最大,导致部分接收节点不能成功解码编码包；而且大多数的重传算法并没有将数据包的延迟约束条件考虑在内,导致许多数据包对于接收节点来讲是无效的,网络服务质量较差。本文针对无线网络中丢失数据包重传问题开展研究,主要贡献工作：(1)针对无线网络中各链路丢包率不同的场景,提出一种基于网络编码的无线网络高效加权重传算法(Efficient Weighted Retransmission Based on Network Coding, NCEWR)。首先在建立数据包接收情况矩阵时将丢包率的非引入到矩阵中,以此表示该接收节点再次正确接收该数据包的概率；然后对矩阵中的每一行元素进行加权求和,此权值可以反应对应数据包被各接收节点成功接收的期望大小；接着根据求得的权值建立与接收情况矩阵对应的权值表,并将该表以权值递减的方式排序；最后对贪婪算法编码条件进行改进,不仅使每次编码包都包含尽可能多的丢失数据包,而且还保证所有接收到该编码包的节点都能对其成功解码。用Matlab仿真软件验证此算法的性能,发现改进的算法比已有相关算法具有更少的数据包重传次数,更低的计算复杂度。(2)针对时间敏感的场景,提出了一个低延迟的网络编码重传算法(NCEWR-Low Delay, NCEWR-LD)。该算法在创建搜索表D时,首先计算出每个数据包的平均加权延迟,并将其加入到搜索表D中。数据包的平均加权延迟可以反映数据包被接收节点需要的紧迫度。在寻找可编码的数据包时,将数据包的平均延迟约束作为第一判断标准,数据包对应行的加权值为次要标准,按照平均延迟约束依次增大和权值逐渐减少的顺序查找数据包,保证延迟约束小的数据包优先传输且每次传输的原始数据包个数尽可能多,实现超过延迟约束的数据包个数最少的目的。在对此算法进行仿真分析时,用超过延迟约束率来衡量算法性能优劣。仿真结果显示,在相同条件下NCEWR-LD的超过延迟约束率最低,即性能最优。
【关键词】：无线网络 丢包重传 网络编码 重传次数 延迟约束率
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 相关的国内外研究现状12-14
• 1.3 本文的主要工作14-16
• 第2章 无线网络编码简介16-28
• 2.1 无线网络概述16-18
• 2.1.1 无线网络简介及分类16-17
• 2.1.2 无线网络特性17-18
• 2.2 网络流基础18-20
• 2.2.1 图的基本概念18
• 2.2.2 网络流的基本概念18-20
• 2.2.3 最大流最小割定理20
• 2.3 网络编码概述20-24
• 2.3.1 网络编码的基本概念20-21
• 2.3.2 网络编码的基本原理21-22
• 2.3.3 网络编码的优缺点22-24
• 2.4 网络编码在无线网络中的应用24-27
• 2.4.1 网络编码在无线网络中的分类24-25
• 2.4.2 COPE：提高吞吐量的网络编码25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 基于重传次数最少的编码重传算法28-47
• 3.1 无线网络重传问题描述与模型建立28-30
• 3.2 基于网络编码的两种重传算法分析30-36
• 3.2.1 NCWBR方案30-34
• 3.2.2 WONCR方案34-36
• 3.3 一种基于网络编码的无线网络高效加权重传算法36-41
• 3.3.1 编码包选择策略37-39
• 3.3.2 算法实例及分析39-41
• 3.4 理论分析和仿真41-46
• 3.4.1 理论分析41-42
• 3.4.2 仿真结果及性能分析42-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 基于网络延迟最小化的编码算法47-57
• 4.1 研究背景47
• 4.2 问题描述和模型建立47-50
• 4.3 最小化网络延迟的编码算法50-53
• 4.3.1 编码判断策略50-51
• 4.3.2 算法实例分析51-53
• 4.4 仿真实验结果分析53-56
• 4.5 本章小结56-57
• 总结与展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 卢冀;肖嵩;吴成柯;;基于机会式网络编码的低时延广播传输算法[J];电子学报;2011年05期

2 肖潇;王伟平;杨路明;张帅;;基于网络编码的无线网络广播重传方法[J];通信学报;2009年09期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 詹成;基于网络编码的无线网络可靠多播机制研究[D];中国科学技术大学;2011年

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本文编号：362787