網(wǎng)絡(luò)編碼關(guān)鍵問(wèn)題研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)編碼理論是網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域上具有革命性意義的突破，打破了人們對(duì)信息傳輸和信息處理的傳統(tǒng)認(rèn)知，對(duì)通信系統(tǒng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。網(wǎng)絡(luò)編碼擴(kuò)展了傳統(tǒng)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的路由模式，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)允許對(duì)接收到的信息進(jìn)行編碼和解碼操作。網(wǎng)絡(luò)編碼已經(jīng)在理論上被證明能夠使組播傳輸達(dá)到“最大流-最小割”定理所確定的最大理論傳輸容量，可以有效地提高網(wǎng)絡(luò)容量和帶寬的利用率。由于其潛在的巨大優(yōu)勢(shì)，網(wǎng)絡(luò)編碼得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。隨著研究的深入，一方面，網(wǎng)絡(luò)編碼的理論體系

2、進(jìn)一步完善；另一方面，網(wǎng)絡(luò)編碼的應(yīng)用涉及到了 P2P網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)安全和網(wǎng)絡(luò)層析成像等多個(gè)領(lǐng)域。
　　但相對(duì)而言，網(wǎng)絡(luò)編碼還是一門新興的學(xué)科，雖然在編碼理論設(shè)計(jì)和真實(shí)系統(tǒng)應(yīng)用上展開(kāi)了大量的研究工作，也取得了一些重要的研究成果，但網(wǎng)絡(luò)編碼的研究仍存在不少挑戰(zhàn)，有很多關(guān)鍵問(wèn)題還需要深入研究。本文的主要工作就是在全面分析和總結(jié)網(wǎng)絡(luò)編碼理論和應(yīng)用研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究網(wǎng)絡(luò)編碼中具有重大理論及應(yīng)用價(jià)值的關(guān)鍵問(wèn)題，完善現(xiàn)有的理論體

3、系，提高網(wǎng)絡(luò)編碼的實(shí)用價(jià)值。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1.本文提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的組播路由算法。算法在為源節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)間構(gòu)建適合的分離路徑的過(guò)程中，優(yōu)化了對(duì)鏈路的選擇，增大了源節(jié)點(diǎn)到不同接收節(jié)點(diǎn)間路徑的共享程度，平衡了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，最終達(dá)到增強(qiáng)組播通信性能的目的。仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，相對(duì)于最短距離分發(fā)樹(shù)路由算法，本文所提出的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的組播路由算法在網(wǎng)絡(luò)吞吐量和負(fù)載均衡上有明顯的優(yōu)勢(shì)。而考慮負(fù)載均衡的性能指標(biāo)，本文提出的算

4、法優(yōu)于之前的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的組播路由算法。
　　2.本文分別提出了基于改進(jìn)的遺傳算法和量子進(jìn)化算法的網(wǎng)絡(luò)編碼優(yōu)化算法。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼優(yōu)化應(yīng)用的特殊性，本文在經(jīng)典遺傳算法的基礎(chǔ)上對(duì)種群初始化、選擇算子和交叉算子設(shè)計(jì)等方面做了有效的改進(jìn)。仿真實(shí)驗(yàn)表明，采用的改進(jìn)措施能夠幫助算法提高計(jì)算速度，并得到更優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)編碼方案。另一方面，考慮到量子進(jìn)化算法在并行計(jì)算上的優(yōu)勢(shì)和網(wǎng)絡(luò)編碼優(yōu)化的應(yīng)用需求，本文提出的基于量子進(jìn)化算法的網(wǎng)絡(luò)編碼優(yōu)化算法在初始種

5、群選擇、觀測(cè)算子設(shè)計(jì)和量子旋轉(zhuǎn)門修正策略等方面對(duì)傳統(tǒng)量子進(jìn)化算法進(jìn)行了有針對(duì)性的改進(jìn)以降低目標(biāo)解的搜索空間，同時(shí)避免陷入局部最優(yōu)。仿真結(jié)果顯示，相對(duì)于已有的基于進(jìn)化算法的網(wǎng)絡(luò)編碼優(yōu)化方法，本文提出的算法在滿足組播速率的條件下，進(jìn)一步提高了運(yùn)算速度和效率，改善了網(wǎng)絡(luò)編碼優(yōu)化的性能。
　　3.本文提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的拓?fù)渫茢嗨惴āａ槍?duì)不存在鏈路丟包的場(chǎng)景，提出了組合包測(cè)量方法，拓?fù)渫茢嗨惴ǖ倪m用范圍從特殊的二叉樹(shù)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到了更為一