基于会话间网络编码的无线网络资源优化问题的研究

发布时间：2017-08-01 01:06

  本文关键词：基于会话间网络编码的无线网络资源优化问题的研究

  更多相关文章： 无线网络 会话间网络编码 资源优化 路由 负载均衡

【摘要】：网络编码可以显著提升网络的传输性能,如网络吞吐量、系统鲁棒性、网络安全性等。无线信道的广播特性使得网络编码在无线网络中更能发挥其优势,而无线网络资源总是有限的,当网络中存在多个会话时,可通过会话间网络编码,减少传输次数,提高网络资源利用效率。因此,本文主要研究无线网络中,基于会话间网络编码的资源优化问题。围绕该研究课题,本文做了如下工作:(1)研究生存期受限时基于会话间网络编码技术的无线网络能耗最小化问题。将到达相同信宿的多播流组成一个虚拟多播流,在同一个虚拟多播流内的数据流间进行网络编码。将该能量最小化问题转化为一个线性规划问题。然后通过拉格朗日对偶将原优化问题转化为对偶问题,可利用次梯度算法获得对偶问题的最优解。最后,通过仿真分析了算法的性能,证实了基于会话间网络编码算法的系统能耗比路由算法和会话内网络编码算法的系统能耗都要低。(2)针对现有的网络编码感知路由机制在负载均衡和干扰回避方面的不足,提出了无线网络中基于网络编码的负载均衡且干扰感知的路由机制。该机制根据一般性网络编码条件,判断节点是否存在编码机会,将无线网络中节点的负载和无线链路之间的干扰影响考虑进路由度量的计算中。最后,通过仿真对几种路由机制进行性能比较,仿真结果表明,考虑了负载和干扰的情况与未考虑的情况相比,系统性能更优。
【关键词】：无线网络 会话间网络编码 资源优化 路由 负载均衡
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.3 论文的研究内容及章节安排10-12
• 第二章 网络编码概述12-27
• 2.1 网络编码的基本概念12-15
• 2.1.1 数学模型12
• 2.1.2 网络信息流12-14
• 2.1.3 网络编码的基本原理14-15
• 2.2 网络编码的构造方法15-19
• 2.2.1 线性网络编码16-17
• 2.2.2 随机线性网络编码17-19
• 2.3 网络编码的优势及劣势19-23
• 2.3.1 网络编码的优势19-23
• 2.3.2 网络编码的劣势23
• 2.4 网络编码在无线网络中的资源优化23-26
• 2.4.1 会话内网络编码在无线网络中的资源优化23-24
• 2.4.2 会话间网络编码在无线网络中的资源优化24-25
• 2.4.3 会话内与会话间网络编码在无线网络中的联合资源优化25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 基于会话间网络编码的无线网络能耗最小化算法27-44
• 3.1 引言27-28
• 3.2 最优化理论介绍28-34
• 3.2.1 基本概念和定义28-29
• 3.2.2 最优化问题29-30
• 3.2.3 拉格朗日对偶法30-32
• 3.2.4 KKT条件32-33
• 3.2.5 最优化的基本算法33-34
• 3.3 基于会话间网络编码的无线网络能耗最小化算法34-39
• 3.3.1 系统模型与干扰模型35
• 3.3.2 最优化问题35-36
• 3.3.3 拉格朗日对偶36-37
• 3.3.4 次梯度算法37-39
• 3.4 仿真结果及性能分析39-43
• 3.4.1 无线网格网络下的仿真39-41
• 3.4.2 无线随机网络下的仿真41-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 基于网络编码的负载均衡且干扰感知的无线路由44-65
• 4.1 引言44
• 4.2 无线网络编码原理分析44-47
• 4.2.1 COPE网络编码技术45
• 4.2.2 COPE的基本工作方式45-46
• 4.2.3 COPE的局限46-47
• 4.3 无线网络路由度量标准47-51
• 4.3.1 传统无线路由度量47-49
• 4.3.2 基于网络编码的路由度量49-51
• 4.4 基于网络编码的负载均衡且干扰感知的路由度量51-60
• 4.4.1 系统结构和术语定义51-53
• 4.4.2 一般编码条件53-55
• 4.4.3 无线网络干扰分析—干扰指数55-57
• 4.4.4 无线网络节点负载分析—负载指数57-58
• 4.4.5 队列占用长度58
• 4.4.6 LIACM设计58-59
• 4.4.7 LIACM路由描述59-60
• 4.5 仿真结果及性能分析60-64
• 4.5.1 一般编码条件的仿真61-62
• 4.5.2 无线随机网络下的仿真62-64
• 4.6 本章小结64-65
• 第五章 总结与展望65-67
• 5.1 内容总结65
• 5.2 研究展望65-67
• 参考文献67-71
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文71-72
• 致谢72

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本文编号：601865