基于无线网络编码的最优分组长度建模与分析

发布时间：2021-11-26 22:22

　　网络编码,是让中间网络节点对其收到的多个分组进行编码组合后再传输,以提升网络性能的一种技术。已有研究显示,与传统方法相比,网络编码可以显著提升网络的吞吐量、提高传输可靠性、降低投递时延。无线网络环境下,网络编码可以充分利用无线信道的广播特性,可以进一步提升无线网络的性能,在无线网络单播和组播通信方面得到了广泛关注。然而,无线信道的丢失特性极大影响了无线网络编码效率及其性能。在信道条件较差的情况下,数据包越长,分组的丢失概率越大;在信道条件较好的情况下,数据包过短又导致分组报头开销过高的问题。因此,如何结合信道状况,优化分组长度以最大化提升无线网络吞吐量,是网络编码研究中亟待解决的一个关键问题。本文针对流间网络编码和流内网络编码两种编码形式,分别考虑单播和组播两种应用场景,对不同情况的吞吐量进行建模,以求解吞吐量最大化情况下的最优分组长度,并进行仿真验证。本文的主要研究工作如下:（1）针对支持IEEE 802.11的两跳有损无线网络,研究流间网络编码情景下的最优分组长度问题。首先,针对不同分组接收情况,分析不同接收情况下的编码增益、信道广播增益和饱和信道接入收益、以及不同分组接收情况的成... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院大学人工智能学院)北京市

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１经典两跳网络编码拓扑结构??．ｌｉｗ－ｈｎｗｄｉｎｌ

?使用线性网络编码方案的数据传输在组播模型中指定，其中一个源组播到多??个接收器。如图２．２所示，源Ａ向目标节点＾和Ｎ７传输信息。每个链接都有??一个￡／维的列向量，其中ｒｆ是每个非源节点的最大流量的最大值。这些向量的项??是从有限域中选择的，比如Ｇａ／ｏ／ｓ域ＧＦｆｇｊ，其中ｇ是一个任意正整数。在图２．２??所示的示例中，ｄ?＝?此外，选择的有限域为ＮＡ２为向量［１０］＇其中??ＮｉＮ２表示Ｎｉ到Ｎ２的信道。??此外，从节点分配给传出链路的向量是分配给传入链路的相应向量的线性组??合。如图２．２所示，Ｎ４Ｎ５的赋值向量为［１１］Ｔ，等于［ｌ〇Ｆ＋?［０?１］Ｔ，其中［１０］Ｔ和??０?Ｉ］７＂为Ｎ４的两个传入链路赋值向量，分别为Ｎ２Ｎ４和Ｎ３Ｎ４。??此外，要传输的信息被编码成ｄ维行向量。信道上的数据流表示为信息行向??量与信道指定列向量的矩阵乘积。在本例中

网络上大大提高了网络吞吐量。自网络编码问世以来，人们对网络编码所带来的??带宽效益进行了广泛的研宄，网络编码己被包括在许多高效带宽传输方案中。??基本思想：下面说明了网络编码提高吞吐量背后的思想。图２．３显示了蝶形网??络上的数据包传输，其中源节点叭和Ｎ２将本地数据包Ｘ：和Ｘ２发送到目的节点??Ｎ４和Ｎ６。这里使用的网络编码方案是ＸＯＲ编码。此外，还对存储和转发方案进??行了比较。??Ｓｉ?Ｓ２?Ｓｉ?Ｓ２??Ｘｌ?Ｘｚ?Ｘｌ?Ｘ２??Ｒｉ４＃＜＃Ｒ２?Ｒｉ４＞＃Ｒ２??Ｘｘ?ｘ１＋ｘ＞＾？／ｘ１＋ｘ２??（ａ）传统方式?（ｂ）网络编码??图２．３基于蝶形网络的网络编码方案??Ｆｉｇｕｒｅ?２．３?Ｎｅｔｗｏｒｋ?ｃｏｄｉｎｇ?ｓｃｈｅｍｅ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｂｕｔｔｅｒｆｌｙ?ｎｅｔｗｏｒｋ??在图２．３〔ａ〕中，网络应用了传统的存储转发方案。中心节点Ｎ３—次只能转??发一个包。因此，Ｎ３需要两个传输来同时广播数据包乂１和乂２。使用网络编码，??如图２．３所示，允许中间节点Ｎ３将包乂１和乂２组合起来，然后在一次传输中??广播这个网络编码包。最后


本文编号：3521028