网络编码在无线网络中的应用

论文摘要

2000年,R.Ahlswdee等人从信息论的角度出发,提出了网络编码的概念,它可以大大提高网络中的传输容量,从而实现利用有限的网络资源传输更多的信息。网络编码的基本原理是在中间节点上对接收到的信息进行一定形式的编码处理,然后再传输出去。在信宿节点上,通过一定的处理方式,译出信源所发的信息。网络编码的提出彻底地改变了计算机通信网络中的信息处理方式,其研究结合了信息论、计算机通信网络、多路路由技术、多用户信息论等很多方面的知识。本文首先对网络编码的基本理论进行了全面系统的介绍;然后结合无线网络知识、多路径路由知识和传感器网络知识,架设了实际的基于网络编码的无线网络演示平台;该平台通过多个搭载射频芯片的无线节点模拟了一个多用户的无线传输网络,在该网络中通过实际的数据传输证明了在无线网络中应用网络编码可以较大地提高网络吞吐量、降低网络时延和维持网络性能。最后本文提出了一种新的多路路由网络编码传输方案,该方案包括了新的MAC协议,硬件协议,路由协议,传输协议和存储控制协议;新的方案通过新的MAC协议和传输协议大大降低了网络时隙和数据传输次数;通过新的硬件协议和存储控制协议减轻了节点的存储压力,降低了网络编码对中继节点的要求;并且在降低网络时延和传输次数的同时,增大了最优编码的机会,提高了网络编码增益;因而,新的方案提高了网络吞吐量和中继节点的转发效率,改善了网络的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目标与意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 网络编码的基本策略
• 1.2.2 网络编码与网络可靠性
• 1.2.3 网络编码与块时延
• 1.3 本文的研究内容和章节组织
• 第二章 背景知识
• 2.1 网络编码概述
• 2.1.1 网络编码的提出和发展
• 2.1.2 网络编码的基本原理
• 2.1.3 网络编码的优点
• 2.1.4 线性网络编码
• 2.1.5 随机网络编码
• 2.1.6 实用网络编码的基本技术
• 2.2 多路径路由思想及其与网络编码的结合
• 2.2.1 多路径路由协议的优势
• 2.2.2 COPE 方案
• 2.3 本章小结
• 第三章 仿真演示平台与性能分析
• 3.1 IEEE802.15.4 协议
• 3.1.1 PHY 层
• 3.1.2 MAC 层
• 3.1.3 超帧和信标帧结构
• 3.2 无线传感器硬件基础
• 3.2.1 GAINZ 节点硬件介绍
• 3.2.2 ATmega128
• 3.2.3 CC2420
• 3.3 平台设计
• 3.3.1 演示平台中各节点说明
• 3.3.2 演示平台路由说明
• 3.3.3 各节点功能流程图
• 3.3.4 节点功能的实现
• 3.3.5 节点编码方案
• 3.4 应用软件说明
• 3.4.1 传输协议
• 3.4.2 发端程序
• 3.4.3 收端程序
• 3.5 仿真与性能分析
• 3.5.1 理论时隙分析
• 3.5.2 理论传输次数总和分析
• 3.5.3 实际网络运行结果与分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 一种新的无线网络多路路由网络传输方法
• 4.1 新的网络编码传输方案提出的背景
• 4.2 新方案的系统模型
• 4.3 一种新的无线网络多路路由网络编码方案
• 4.3.1 新的无线网络多路路由网络编码方案所需的协议支持
• 4.3.2 新的无线网络多路路由网络编码方案
• 4.4 实施实例
• 4.4.1 网络初始化实例
• 4.4.2 数据传输实例
• 4.5 性能分析
• 4.6 新方案与现有技术相比具有的优点
• 4.7 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果