网络编码及其在无线网络中的应用研究

论文摘要

网络编码是基于网络信息流的概念提出的,它改变了传统路由的存储转发模式,允许网络中的节点对输入的信息进行编码,从而使网络的组播能力达到(组播树的)最大流最小割流量。研究表明,网络编码除了能够提高系统的容量外,在负载均衡、提高带宽利用率等方面均具有优势。本文首先介绍网络编码的基本原理。对现有的典型构造算法进行分析,并归纳总结出各自的优缺点。无线网络为网络编码的实现提供了有利条件,分析无线网络编码的可行性及其优势。然后针对网络编码,提出一种可变速率多播网络码字的构造方法。以网络信息流分解为基础,利用范德蒙德行列式的性质设计多播码字,在多播组成员固定的条件下实现不同维数多播码字的转换。针对该构造方法作出性能分析,指出其需要的编码符号域的大小,并通过举例验证该方法的有效性。最后对网络编码在无线广播重传方法中的应用进行研究。对传统重传方法和现有的基于网络编码的广播重传方法进行理论分析比较,归纳总结出其存在的问题,提出一种新的基于实用网络编码的广播重传方法。信源节点对多个不同节点丢失的数据包进行实用网络编码后重传,利用网络编码一个数据包携带多个数据信息的特点减少反馈应答信号的发送数量,保证传输可靠性的同时减少了信源节点的传输次数。通过理论分析和仿真实验的方法,对该方法降低能量消耗的能力进行分析,验证了该方法的正确性和优越性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 研究意义
• 1.5 本文组织结构
• 第2章 网络编码的基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 基本概念
• 2.3 线性网络编码及其构造算法
• 2.3.1 线性网络编码的基本原理
• 2.3.2 代数构造算法
• 2.3.3 向量构造算法
• 2.3.4 随机网络编码
• 2.3.5 各种算法的优缺点比较
• 2.4 无线网络编码
• 2.4.1 无线网络编码可行性分析
• 2.4.2 无线网络编码的优势
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于网络编码的变速率多播码字的构造
• 3.1 引言
• 3.2 网络信息流分解
• 3.2.1 网络信息流分解的基本原理
• 3.2.2 基于网络信息流分解的码字构造方法
• 3.3 基于网络编码的变速率多播
• 3.3.1 研究模型
• 3.3.2 可变速率多播码字的构造
• 3.3.3 可变速率多播码字的性能
• 3.3.4 实例分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 一种基于实用网络编码的广播重传方法
• 4.1 引言
• 4.2 无线广播重传方法的基本理论
• 4.2.1 无线广播重传模型
• 4.2.2 传统重传方法
• 4.2.3 基于异或网络编码的重传方法
• 4.2.4 各种方法的理论分析
• 4.3 基于实用网络编码的广播重传方法
• 4.3.1 实用网络编码
• 4.3.2 改进方法的重传模型
• 4.3.3 一种基于实用网络编码的广播重传方法
• 4.3.4 PNCR 方法的理论分析
• 4.4 仿真实验及结果分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介