基于网络编码的无线传输优化算法

论文摘要

网络编码的提出,可以使网络中的组播传输达到理论极限即最大流最小割定理所给上限,这使得许多研究者展开了对网络编码的广泛研究。最近,利用网络编码以提高无线网络的性能同样引起了越来越多人的兴趣。由于无线信道的广播特性,使得网络编码在带宽效率及编、解码机会的创造方面显示出了很大优势,人们越来越关心它在无线网络中的应用。其中如何在相同的信道质量下,减少传输次数,提高网络利用率,一直是相关学者探究的目标之一。本文首先针对成批数据在广播过程中发生丢包后,如何利用网络编码以尽可能多地减少重传次数进行了研究。由于无线信道的不可靠,一旦在传输过程中发生丢包,就需要信源进行广播重传。通过矩阵及向量的运算给出了待重传数据可编码的代数表达形式,然后根据关联矩阵构造出相应的图,并通过图论中的最佳匹配理论给出了一种寻找编码机会的优化算法。此算法不但能找出所有的编码机会,而且还考虑了如何进行匹配组合,以使编码后的数据包尽可能地少,从而了实现编码的优化。仿真结果表明,该算法有效提高了网络传输性能和吞吐量。接下来,研究了多跳情况下的传输优化问题。文献[1]针对多跳传输,结合网络编码,提出了路由感知编码(DCAR)算法,该算法克服了机会编码(COPE[2])对路由的依赖性及对跳数的限制(限于两跳)。但是,该算法仅限于使用一条所谓最佳路由,这样有可能引起局部链路的拥堵。另外当编码节点有多条流交汇时,此文采用随机组合的方法来解决,而这一方法一般很难接近最优解。基于此,本文将最小费用最大流算法和赋权匹配算法相结合,提出了编码感知最小费用路由(CAMCR)算法,分别对路由和编码过程进行了优化处理,使其性能得到了有效提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景与意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 本文研究内容及章节安排
• 2 网络编码概念
• 2.1 网络信息流
• 2.2 线性网络编码
• 2.3 无线网络中的COPE 技术
• 2.4 本章小结
• 3 广播重传的编码优化算法
• 3.1 符号及假设
• 3.2 编码重传的优化算法
• 3.3 算法仿真及分析
• 3.4 本章小结
• 4 多跳路由编码优化算法
• 4.1 路由与编码机会的发现
• 4.2 路由的选择
• 4.3 算法验证及分析
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间的主要学术成果