基于網(wǎng)絡編碼的無線多跳網(wǎng)絡信息交換策略研究.pdf

1、無線通信的出現(xiàn)使通信技術(shù)經(jīng)歷了又一次飛躍。無線多跳網(wǎng)絡(Wireless Multi-hop Networks，WMNs)作為移動通信的一個重要分支，在軍事、民用、商業(yè)和科研領域都有著廣闊的應用前景。但無線多跳網(wǎng)絡因其無線特性，使網(wǎng)絡的性能受限，如信道容量有限，網(wǎng)絡的安全性有限，終端設備的能量受限，且網(wǎng)絡拓撲變化無常，給網(wǎng)絡協(xié)議的設計帶來一定的困難。網(wǎng)絡編碼允許并鼓勵中間節(jié)點對原始數(shù)據(jù)進行線性和非線性編碼，使網(wǎng)絡吞吐量、帶寬利用率和魯棒

2、性大大提升。因此，如何將網(wǎng)絡編碼技術(shù)與無線多跳網(wǎng)絡環(huán)境更好的融合，以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量仍然是一個值得研究的問題。本文主要的研究工作如下：
　　1.研究了基于網(wǎng)絡編碼的無線多跳網(wǎng)絡信息交換(Information Exchanging with Network Coding，NCIE)傳輸策略。已有文獻已經(jīng)證明了在信息交換網(wǎng)絡中加入網(wǎng)絡編碼技術(shù)是可行的。針對有兩條流入的數(shù)據(jù)流并存在編碼機會的無線網(wǎng)絡，結(jié)合網(wǎng)絡的半雙工和TDMA時分特

3、性，設計出一種基于流水時隙復用的網(wǎng)絡編碼信息交換策略。該策略給出了網(wǎng)絡的中間節(jié)點與源端節(jié)點的收發(fā)時隙規(guī)律，以避免數(shù)據(jù)沖突造成的丟包。同時，設計了節(jié)點的緩存模型、編碼數(shù)據(jù)包的模型以及信息交換策略的整體流程。
　　2.研究了基于網(wǎng)絡編碼的信息交換傳輸策略的關(guān)鍵技術(shù)。結(jié)合網(wǎng)絡的滑動窗口工作機制，分析了節(jié)點緩沖隊列中數(shù)據(jù)的插入與刪除過程。針對流入信息交換網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)流速率不同的問題，設計了根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送時刻節(jié)點的兩個緩沖隊列的隊長進行比較，使

4、中間節(jié)點靈活地在網(wǎng)絡編碼與存儲轉(zhuǎn)發(fā)兩種狀態(tài)之間進行切換的異步信息交換策略。針對鏈路存在丟包等無法正常接收數(shù)據(jù)的問題，并結(jié)合網(wǎng)絡的時分特性，設計了根據(jù)當前節(jié)點緩存隊列的數(shù)據(jù)序號和接收到數(shù)據(jù)的序號相比較，判斷數(shù)據(jù)包是否成功接收的基于TDMA的節(jié)點重傳算法。
　　3.采用Matlab評估了基于網(wǎng)絡編碼的無線多跳信息交換策略的性能。將該策略與存儲轉(zhuǎn)發(fā)路由對比，分別比較了網(wǎng)絡整體的吞吐量和編碼增益。在不同數(shù)據(jù)流速率下將NCIE，普通的網(wǎng)絡編