基于VxWorks的混合网络编码信息交换系统设计与实现

发布时间：2017-09-03 00:33

  本文关键词：基于VxWorks的混合网络编码信息交换系统设计与实现

  更多相关文章： 无线多跳网络 网络编码 信息交换技术 Vxworks 嵌入式系统

【摘要】：无线通信技术作为一种不可或缺的网络传输手段,目前已被广泛使用。随着用户数的不断增加,无线网络也面临着许多新的挑战,即无线多跳网络拓扑具有多跳动态变化的特点,若采用传统的路由机制很难达到数据的高效和可靠传输,并且无线多跳网络的各个节点存在容量限制的问题,这严重影响到接入该网络传感节点的数目,无法达到多接入和高吞吐量传输。而网络编码技术的提出为解决上述问题提供了一条有效的途径。网络编码是一种融合了路由和编码的信息交换技术,其核心思想是在网络中的各个节点上对各条信道上收到的信息进行线性或者非线性的处理,然后转发给下游节点,中间节点扮演者编码器或信号处理器的角色。网络编码具有提高网络吞吐量,节省网络带宽,提高网络鲁棒性,均衡网络负载等特点。本文充分利用网络编码的优势,设计可行的传输方案,以此来解决无线多跳网络数据传输存在的问题,实现数据在该网络中的大容量传输。具体的研究工作和创新点如下:首先,针对无线多跳网络的拓扑特性,提出了基于混合网络编码的信息交换方案(MNCIE)。该方案将数据分为流间数据和流内数据。根据不同数据流的特性采用相应的网络编码算法,流间数据采用异或编码,流内数据采用随机网络编码。经过仿真测试该方案可有效提高网络吞吐量,减少数据重传次数。另外在MNCIE的基础上设计出了适用于基于网络编码的无线多跳网络信息交换系统的重传策略,该策略利用网络编码算法中编码包广播发送的特性,将应答数据包的功能加到编码包中,有效的提高了无线多跳网络的带宽利用率、降低了无线节点的发送功耗。其次,在Vxworks嵌入式平台上实现了基于混合网络编码的信息交换传输系统。在MNCIE方案的基础上,分别实现了以存储转发为基础的多跳网络信息交换方案、基于时延等待的网络编码信息交换和机会式网络编码信息交换方案,并以此搭建了网络编码信息交换系统验证平台。通过该平台测试了不同信息交换方案的性能。结果表明MNCIE算法可有效提高无线多跳网络的吞吐量,保障数据的可靠传输。另外还分析了MNCIE算法的复杂度,通过数据分析可以看出在无线多跳网络中引入网络编码算法并未增加系统的复杂度。
【关键词】：无线多跳网络 网络编码 信息交换技术 Vxworks 嵌入式系统
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 引言15
• 1.2 网络编码的发展与研究现状15-16
• 1.3 嵌入式实时系统的发展与应用16-17
• 1.4 本文主要工作17-18
• 1.5 论文的结构安排18-19
• 第二章 网络编码的原理及应用19-31
• 2.1 网络编码的原理19-21
• 2.1.1 网络编码基本概念19-20
• 2.1.2 网络编码的数学描述20-21
• 2.2 网络编码构造算法21-26
• 2.2.1 线性网络编码模型21-22
• 2.2.2 随机网络编码模型22-24
• 2.2.3 卷积网络编码模型24-26
• 2.3 网络编码典型应用26-30
• 2.3.1 网络编码在P2P中的应用26-27
• 2.3.2 网络编码在TCP中的应用27-28
• 2.3.3 网络编码在无线网络中的应用28-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 混合网络编码信息交换算法设计31-47
• 3.1 基于网络编码的信息交换模型31-34
• 3.1.1 信息交换网络拓扑31
• 3.1.2 基于网络编码的信息交换数学模型31-34
• 3.2 混合网络编码信息交换应用方案34-45
• 3.2.1 编码机会与缓存管理设计34-35
• 3.2.2 基于滑动窗口的随机网络编码设计35-38
• 3.2.3 混合网络编码信息交换模型38-42
• 3.2.4 基于网络编码的无反馈信息交换重传设计42-45
• 3.3 本章小结45-47
• 第四章 VxWorks嵌入式平台混合网络编码信息交换系统实现47-73
• 4.1 Vxworks操作系统及开发平台47-49
• 4.1.1 Vxworks嵌入式实时操作系统47-48
• 4.1.2 WorkBench开发环境48-49
• 4.2 系统整体框架设计49-56
• 4.2.1 系统协议栈设计49-51
• 4.2.2 系统模块设计51
• 4.2.3 系统内存管理设计51-53
• 4.2.4 系统运行模式设计53-56
• 4.3 混合网络编码信息交换系统设计56-65
• 4.3.1 消息队列设计57-60
• 4.3.2 虚拟缓存管理设计60-62
• 4.3.3 数据包格式设计62-63
• 4.3.4 数据包收发线程设计63-65
• 4.4 系统验证结果及分析65-72
• 4.4.1 验证平台介绍65-67
• 4.4.2 验证结果分析67-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第五章 总结和展望73-75
• 5.1 本文总结73
• 5.2 下一步工作73-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 作者简介81-82

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本文编号：781843