移動對等網(wǎng)數(shù)據(jù)分發(fā)的網(wǎng)絡(luò)編碼研究.pdf

1、硬件設(shè)計(jì)水平與生產(chǎn)能力的不斷提高大大提升了移動終端設(shè)備的便攜性和計(jì)算存儲能力，加之無線通信技術(shù)的發(fā)展，促使多種無線網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)并在各領(lǐng)域得到越來越廣泛應(yīng)用。隨著無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及，數(shù)據(jù)分發(fā)需求的不斷增加，P2P數(shù)據(jù)分發(fā)技術(shù)被應(yīng)用到移動網(wǎng)絡(luò)之中，移動對等網(wǎng)的概念應(yīng)運(yùn)而生。由于移動對等網(wǎng)的構(gòu)成情況復(fù)雜，使其具有節(jié)點(diǎn)能量受限、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙菀鬃兓⒌讓泳W(wǎng)絡(luò)異構(gòu)性明顯三個特點(diǎn)。移動對等網(wǎng)的這三個特點(diǎn)使已有的P2P數(shù)據(jù)分發(fā)技術(shù)在移動對等網(wǎng)中無法發(fā)揮出性

2、能優(yōu)勢，所以十分有必要針對移動對等網(wǎng)的特點(diǎn)對數(shù)據(jù)分發(fā)技術(shù)進(jìn)行深入研究。
　　應(yīng)用組播技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分發(fā)，數(shù)據(jù)沿組播樹進(jìn)行傳輸并可以同時發(fā)送給多個節(jié)點(diǎn)，減少了網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)。網(wǎng)絡(luò)編碼在組播網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用再次提升了數(shù)據(jù)分發(fā)效率，使組播速率達(dá)到了網(wǎng)絡(luò)的最大流。在移動對等網(wǎng)的數(shù)據(jù)分發(fā)中，網(wǎng)絡(luò)編碼一方面可以發(fā)揮其組播優(yōu)勢，另一方面可以充分利用移動對等網(wǎng)中無線信道的廣播特性進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)編碼為移動對等網(wǎng)數(shù)據(jù)分發(fā)帶來諸多好處的同時也產(chǎn)生了

3、新的問題，主要體現(xiàn)在編碼節(jié)點(diǎn)計(jì)算量大、編碼過程存在數(shù)據(jù)等待、網(wǎng)絡(luò)資源總利用率低等方面。在現(xiàn)有工作的基礎(chǔ)上，本文主要針對編碼節(jié)點(diǎn)計(jì)算量、編碼等待時間、信道資源利用率這三個影響數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)性能的重要因素展開深入研究，具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)在現(xiàn)有的編碼過程優(yōu)化方法中，主要是從局部編碼向量、緩存數(shù)據(jù)量和系統(tǒng)運(yùn)行時間三個方面展開研究的，沒有從數(shù)據(jù)構(gòu)成本身出發(fā)考慮編碼過程的優(yōu)化，導(dǎo)致數(shù)據(jù)選擇不夠準(zhǔn)確。針對這種情況，本文提出了一種基于全

4、局編碼向量中非零分量構(gòu)成信息的最小增量網(wǎng)絡(luò)編碼方法。結(jié)合全局編碼向量中非零分量信息，在數(shù)據(jù)包中添加了非零分量指示集，節(jié)點(diǎn)在編碼時根據(jù)非零分量指示集的信息選擇編碼數(shù)據(jù)塊。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠有效降低節(jié)點(diǎn)編碼過程計(jì)算量，從而減少了節(jié)點(diǎn)的編碼能量消耗，同時縮短了編碼過程執(zhí)行的時間。
　　(2)移動對等網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化頻繁，信道資源稀缺。在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)編碼方案中，編碼模塊所處的狀態(tài)線性轉(zhuǎn)化，用于移動對等網(wǎng)中有明顯的編碼等待問題，浪費(fèi)了信道

5、資源。針對這個問題，本文提出了一種基于節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)接收量和需求量關(guān)系來調(diào)節(jié)編碼模塊狀態(tài)的反饋調(diào)節(jié)的多次網(wǎng)絡(luò)編碼方法。在不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)需要傳輸不同次數(shù)的數(shù)據(jù)來滿足鄰居的數(shù)據(jù)請求，根據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)需求信息確定編碼次數(shù)可簡化編碼模塊狀態(tài)轉(zhuǎn)化過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所提出的反饋調(diào)節(jié)的多次網(wǎng)絡(luò)編碼方法能夠通過調(diào)節(jié)編碼次數(shù)來避免編碼等待，同時能夠提高移動對等網(wǎng)數(shù)據(jù)分發(fā)速率。
　　(3)移動對等網(wǎng)底層網(wǎng)絡(luò)具有明顯的異構(gòu)性，使用網(wǎng)絡(luò)編碼進(jìn)行

6、單速率組播雖然能夠提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，但仍然無法解決不同計(jì)算能力及通信能力的節(jié)點(diǎn)間資源使用公平性的問題。針對這個問題，本文提出了一種代間混合的多速率網(wǎng)絡(luò)編碼方法。多速率組播與代間混合編碼有相同的數(shù)據(jù)向下層包含的特征，在適合移動對等網(wǎng)的速率分配方案下，可將兩項(xiàng)技術(shù)結(jié)合起來。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的代間混合的多速率網(wǎng)絡(luò)編碼方法能夠以更高的最大流比率進(jìn)行數(shù)據(jù)分發(fā)。
　　論文針對網(wǎng)絡(luò)編碼用于移動對等網(wǎng)環(huán)境中的數(shù)據(jù)分發(fā)時存在的不足提出了改進(jìn)