網(wǎng)絡組播中的網(wǎng)絡編碼構造與優(yōu)化研究.pdf

1、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸和處理能力的大幅度提高使得基于組播技術的多點間數(shù)據(jù)傳輸需求日益增加。網(wǎng)絡編碼理論是21世紀初在信息論和網(wǎng)絡通信研究領域中的一個重大突破,而網(wǎng)絡組播中的網(wǎng)絡編碼技術業(yè)已成為組播通信領域的重要研究課題之一。
　　 網(wǎng)絡編碼的基本思想是允許網(wǎng)絡中間節(jié)點參與編碼,而不再像傳統(tǒng)的路由傳輸方式僅僅局限于存儲與轉(zhuǎn)發(fā)。與傳統(tǒng)的路由傳輸方式相比,網(wǎng)絡編碼可以顯著改善網(wǎng)絡的性能,如提升網(wǎng)絡吞吐量、節(jié)約網(wǎng)絡帶寬資源、均衡網(wǎng)絡負載、增加網(wǎng)絡

2、的魯棒性和安全性等。但網(wǎng)絡中間節(jié)點需要對信息進行編解碼操作,因此在數(shù)據(jù)傳輸過程中也增加了編碼操作運算代價。
　　 在網(wǎng)絡組播中采用網(wǎng)絡編碼技術的關鍵是構造可行的網(wǎng)絡編碼方案,而編碼方案的優(yōu)劣則決定了編碼運算代價和網(wǎng)絡吞吐率。顯然,提高網(wǎng)絡吞吐率、降低編碼運算代價對采用網(wǎng)絡編碼技術的組播數(shù)據(jù)傳輸具有重要的意義,它們是構造可行的網(wǎng)絡編碼方案時要考慮的兩個重要因素。
　　 基于以上兩個網(wǎng)絡編碼構造要素,本文主要在三個方面進行了

3、研究:
　　 1.網(wǎng)絡編碼操作運算代價與網(wǎng)絡參數(shù)間的關系研究。已有文獻表明網(wǎng)絡參數(shù)的選取對網(wǎng)絡編碼的運算量有著明顯的影響。本文通過理論分析和推導,導出網(wǎng)絡編碼運算代價與相關網(wǎng)絡參數(shù)的確切數(shù)學關系模型,揭示了網(wǎng)絡參數(shù)如何影響網(wǎng)絡編碼運算量。該理論推導可以為正確地選取網(wǎng)絡參數(shù)提供有效的指導。
　　 2.給定網(wǎng)絡拓撲,在保證組播率達到理論最大值的條件下,最少網(wǎng)絡編碼邊求解問題研究。首先,在分析了現(xiàn)有應用遺傳算法降低網(wǎng)絡編碼運算

4、代價的研究工作的基礎上,針對網(wǎng)絡編碼方案篩選問題的特點,對遺傳算法做出全面的改進并應用于最少網(wǎng)絡編碼邊求解問題。模擬實驗的結果顯示,改進后的新算法在運行效率和篩選方案的優(yōu)秀程度上都要優(yōu)于以往算法。
　　 3.多源組播網(wǎng)絡編碼構造與優(yōu)化研究。目前網(wǎng)絡編碼的研究基本上局限于有向無環(huán)的單源組播網(wǎng)絡,對于多源組播網(wǎng)絡中網(wǎng)絡編碼的研究還不夠充分。本文在前人的研究基礎上,對無環(huán)多源組播網(wǎng)絡編碼的優(yōu)化構造展開了研究。采用蟻群優(yōu)化算法對多源組播