无线单跳广播网络中网络编码技术的研究

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1、分类号!殴塑一密级重庆邮电大学硕士学位论文英文题目△墅坠鱼YQ坠塑皇生竖Q￡KgQ堕i望g!垒!=型i!=竺!笪墨．Single-HopBroadcastNetworks．硕士研究生丕蹇墨指导教师垫至生型塾蕉堡鳘查咝学科专业塾主鱼通焦三猩论文提交日期2Q!至生垒旦论文答辩日期至Q!垄生量旦2鱼旦论文评阅人2012年5月26日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重麽也g电盍堂或其他

2、教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示{身j．意。学位论文作者签名：勰男签字日期：加儿年厂月J日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解重麽由Ⅸ电太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权重麽由＆电太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：万爨写导师签名：如脚

3、伊幸签字日期：劢11年f月谚，日签字日期：wp年F月够日重庆邮电大学硕士论文摘要自从2000年网络编码理论被R．Ahlswede等人首次提出来之后，彻底推翻了节点只对数据存储转发而不做任何处理的传统观点。作为网络通信研究领域的一项重大突破，网络编码允许节点对接收到的数据包进行编码处理，己成为提高网络吞吐量，均衡网络负载，提高网络的可靠性和鲁棒性的有效方法。由于无线网络的广播传输特性和无线链路的不可靠性非常适合采用网络编码的思想，近年来将网络编码应用于提高无线传输的有效带宽以及可靠性方面成为研究热点。在无线网络的广播通信中，数据包一

4、旦丢失就需要进行重传。因此，本文主要研究网络编码在无线广播重传场景中的应用。文中首先介绍并分析网络编码的相关知识，并以此为基础对现有的编码可解的网络编码算法SortByUtility(SB功进行了研究，该算法的基本思路是先对待重传的数据分组排序然后进行编码，即从utility值(接收该数据分组失败的接收节点的个数)最高的数据包开始，迭代地从后续的数据分组中选择合适者参与编码，同时保证编码组合的可解性。它能够有效地减少无线单跳广播网络数据分组重传次数，但是通过研究发现，该方法在编码参与分组的搜索环节存在效率不高和耗时偏多的问题。针对

5、上述问题，本文提出两种高效低时延网络编码方法，其基本思想是对数据分组按其丢失程度排序之后，在搜索编码参与分组的过程中用效率更高的倒序和二分搜索方式代替，提高搜索效率，减少数据分组时延。本文主要贡献如下：(1)提出一种先判断效用值然后判断重传矩阵元素之和的分组冲突检测算法--PCD(PacketCollisionDetection)，通过检测两个数据分组是否冲突，tKSBU所用方法能更快地判断数据分组集合能否编码；(2)提出基于倒序搜索的网络编码算法一RSNC(ReverseSearchbasedNetworkCoding)，即编码

6、从utility值高的数据包开始，然后从待重传矩阵的右端采用PCD算法搜索与之可以编码的数据分组并迭代地进行编码，同时保证该编码组合具有可解性；(3)提出基于二分搜索的网络编码算法--BSNC(BinarySearchbasedNetworkCoding)，即编码从utility值高的数据包开始，然后从待重传矩阵的中间位置采用PCD算法搜索与之可以编码的数据分组，同样保证编码组合具有可解性。为了验证所提算法的有效性，本文使用OPNET仿真工具对其进行仿真建模，并与SBU算法进行对比。结果表明，在保持相同的编码增益的前提下，所提算法

7、均提高了搜索效率且降低了数据分组的平均端到端时延。最后，对全文进行总结并指出下一步的研究工作。关键词：无线单跳广播网络，网络编码，重传，搜索，效率AbstractNetworkcodingtheoryhasbeenfirstproposedbyAhlswedeetalsince2000，whichcompletelyoverthrewthetraditionalopinionthattheintermediatenodesonlystoreandfo刑莉thedata．Itallowsintermediatenodestoperf

8、ormcodingprocessingoperationsontheincomingpackets，SO，asamajorbreakthroughinthefieldofnetworkandcommunication，networkcodingha