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基于网络编码的无线自组织网络数据传输性能研究

发布时间:2017-12-27 18:17

  本文关键词:基于网络编码的无线自组织网络数据传输性能研究 出处:《安徽大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 无线自组织网络 网络编码 多路径路由 速率控制


【摘要】:传统的无线自组织网络通信中,组成无线自组织网络的中间节点主要负责接收相邻节点发送的数据信息,然后将接收的数据信息进行存储与转发。由于无线自组织网络通信具有不稳定性的特点,链路及链路中的节点存在多变性,与有线网络相比,数据包传输效率较低。通过在无线自组织网络数据传输中运用网络编码,链路中间网络节点接收相邻节点发送的数据信息后,对转发的数据信息选择性的执行编码操作,颠覆了传统无线自组织网络数据信息传输技术采用的存储-转发的通信模式,使得无线自组织网络数据传输可以达到组播网络通信的吞吐量。因此,将网络编码技术应用到无线自组织网络数据通信技术中,可以较大地提升网络的数据吞吐量,提高网络传输数据信息的效率,针对无线自组织网络具有不稳定性,导致数据包传输过程中产生丢包的现象,具有一定的缓解作用。然而网络编码技术在无线自组织网络中的高效运用及相关新协议的设计与实现对网络数据传输性能都具有较强的依赖。因此,在当前无线自组织网络数据通信中,数据传输性能制约了网络编码技术及相关新协议的进一步发展。本文将基于无线自组织网络通信中数据传输性能的分析方法及优化技术上面临的两个关键问题展开研究,并提出相应的解决方案。(1)针对无线自组织网络数据传输路径进行研究,提出了一种基于网络编码的多路径数据传输策略。在无线自组织网络中信源节点借助多路径路由发现技术构建属于不同信宿节点的数据传输路径集。当信源节点向信宿节点转发数据时,信源节点在路径集中选取多条合适的路径同步转发数据包进行无线自组织网络数据通信,极大的降低了单一链路数据传输的传输时延。此外,在多路径数据传输过程中,信源节点对需要传输的数据执行预编码操作,信宿节点对接收的所有数据执行译码操作。对于不同路径集下的共用链路部分,在共用链路的开始节点处,对来自不同信源节点的数据包执行编码操作,在共用链路的最后一个节点处执行译码操作,将译码获得的不同数据包按照包头记录的信息依次广播发送到相应的信宿节点。最后,通过NS-2仿真平台,搭建一个支持网络编码的多路径数据传输的网络原型对所提出的策略进行验证。实验表明,通过该策略的使用,降低了数据在无线自组织网络中的传输时延,减小了数据包重传次数,明显地提升了无线自组织网络对数据传输的效率。(2)针对无线自组织网络数据传输过程中,网络节点运用编码技术对接收的数据信息执行编码的效率进行研究,提出了一种网络节点数据发送速率控制策略,在该策略中,组建成无线自组织网络链路的各网络节点接收相邻节点转发的数据信息后,自适应的选取合适的数据发送速率对数据执行转发操作。这样,在无线自组织网络数据传输的一定时间间隔内,链路共用节点侦听并接收来自不同链路转发的数据信息量相近,此时共用节点对接收的数据信息执行数据编码操作的机率和效率达到最优。借助网络编码机速率控制策略,能够有效减少无线自组织网络通信链路中数据传输量,增加了网络传输的容量,提高网络传输数据的性能。在理论分析后,借助NS-2模拟环境进行仿真实验。实验结果验证了本策略能够有效的增加网络节点对接收来自不同链路数据的编码效率,降低了信道中数据的传输量,提高无线自组织网络的数据传输的性能。
[Abstract]:In traditional wireless ad hoc network communication, the intermediate nodes that constitute the wireless ad hoc network are mainly responsible for receiving the data information sent by the neighboring nodes, and then store and forward the received data information. Due to the instability of wireless ad hoc network communication, the nodes in link and link have variability. Compared with wired network, the packet transmission efficiency is low. Through the use of network encoding in wireless ad hoc data transmission link, intermediate network node receives the data information of adjacent nodes after performing an encoding operation of data information of the selective forwarding of the subversion of the traditional wireless ad hoc network data information transmission technology uses the storage mode of communication forwarding, which can achieve the multicast network communication wireless ad hoc network data transmission throughput. Therefore, the application of network technology to the wireless self encoding technology of data communication network, can greatly improve the data throughput of the network, improve the efficiency of network transmission of data information, the organization network is unstable wireless, leading to packet transmission phenomenon generated during packet loss, has certain protective function. However, the efficient use of network coding technology in wireless ad hoc networks and the design and implementation of related new protocols have strong dependence on the performance of network data transmission. Therefore, in the current wireless ad hoc network data communication, the performance of data transmission restricts the further development of the network coding technology and the related new protocols. Based on the two key problems of data transmission performance analysis and optimization technology in wireless ad hoc network communication, this paper will study and propose corresponding solutions. (1) aiming at the research of the data transmission path of wireless ad hoc network, a multi-path data transmission strategy based on network coding is proposed. In wireless self organization network source node discovery techniques to construct a data transmission path belonging to different destination nodes set by multi path routing. When the source node to the destination node to transmit data, the source node selected from a plurality of suitable path in the path of synchronous packet forwarding wireless data communication network, which greatly reduces the transmission delay of a single link data transmission. In addition, in the multi path data transmission process, the source node performs pre encoding operations on the data to be transmitted, the destination node performs decoding operations on all data received. For the different part of the shared link path set the start node in the shared link, performing an encoding operation on data packets from different source nodes, perform decoding operation in the last node shared link, data will get different decoding packet according to the information recorded in the Baotou radio and sent to the sink node corresponding. Finally, through the NS-2 simulation platform, a network prototype that supports the multipath data transmission of network coding is built to verify the proposed strategy. The experiment shows that the use of this strategy reduces the transmission delay of data in wireless ad hoc network, reduces the number of packet retransmission, and significantly improves the efficiency of data transmission in wireless ad hoc networks. (2) for wireless ad hoc networks in the process of data transmission and network nodes using the encoding technology to research the efficiency of receiving data information encoding, proposes a network node data transmission rate control strategy. In this strategy, the formation of a wireless network node organization network link receiving adjacent node forwarding the data information, select the appropriate adaptive data transmission rate to perform data forwarding operations. Thus, in a certain time interval of data transmission in the wireless ad hoc network, the link shared node listens and receives the data information transmitted from different links, which is similar. When the shared nodes perform the data encoding operation on the received data information, the probability and efficiency of them are optimal. With the help of network coding rate control strategy, we can effectively reduce data transmission volume in wireless self-organizing network communication links, increase the capacity of network transmission, and improve the performance of network transmission data. After the theoretical analysis, the simulation experiment is carried out with the aid of the NS-2 simulation environment. Experimental results show that this strategy can effectively increase the coding efficiency of network nodes to receive data from different links, reduce the amount of data transmission in the channel, and improve the performance of data transmission in wireless ad hoc networks.
【学位授予单位】:安徽大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN92

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本文编号:1342657

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