哈工程大作业--基于无线mesh网络的网络编码技术研究

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1、计算机科学与技术学院无线网络安全基于无线Mesh网络的网络编码技术研究学号：班级：学生姓名：任课教师：吕宏武讲师2013年10月基于无线Mesh网络的网络编码技术研究1、无线Mesh网络的概念无线Mesh网络是基于TP协议的无线宽带接入技术，它融合了WLAN和Adhoc网络的优势，支持多点对多点的网状结构，具有自组网、自修复、多跳级联、节点自我管理等智能优势以及移动宽带、无线定位等特点，是~种大容量、高速率、覆盖范圆广的网络，成为宽带接入的一种冇效手段。从某种意义上讲，Mesh网络更主要的是_种

2、网络架构思想，主要功能体现在无中心、自组网、多级跳接和路由判断选择等。无线Mesh技术是一种与传统无线网络完全不M的新型无线网络技术。在传统的WLAN中，每个客户端均通过一条与接入点(AP)相连的无线链路访问网络，用户若要进行相互通信，必须首先访问一个固定的AP，这种网络结构称为单跳网络。而在无线Mesh网络中，任何无线设备节点都可同时作为路由器，网络中的每个节点都能发送和接收信号，每个节点都能与一个或多个对等节点进行直接通信。这种结构的最大好处在于：如果最近的AP由于流量过大而导致拥塞的话，数

3、据可以自动重新路由到一个通信流量较小的邻近节点进行传输。依此类推，数据包还町以根据网络的情况，继续路由到与之最近的下一个节点进行传输，直到到达最终目的地为止。这样的访问方式就是多跳访问。其实我们熟知的Internet就是一个Mesh网络的典型例子。当我们发送一份Email吋，电+邮件并不是直接到达收件人的信箱中，而是通过路由器从一个服务器转发到另外一个服务器，经过多次路巾转发才到达用户的信箱。在转发过程中，路由器一般会选择效率最高的传输路径，以便使电子邮件能尽快到达用户的信箱。冈此，无线Mesh

4、网络可看作“Internet的无线版”。2、无线Mesh网络中网络编码的文件共享模型在这里的文件共享模型中将发送机制分为盲转发(BF)、带网络编码的盲转送(BF—NC)、选择性转发(SF)、带M络编码的选择性转发(SF—NC)4种类型。其中前两种机制是最大限度发送，不管网络屮的节点对其要发送的数据是不是需要。盲转发没有采用网络编码，而带网络编码的盲转发是在节点接收到数据以后，产生要发送的数据块的线性组合。与肓转发不同，选择性转发机制是在节点含有邻近节点需要的数据块情况下才转发。(1)盲转发当节点

5、接收到一个新的数据块，获取媒质接人机会后，盲目地向邻近节点转发数据块，即使没有一个邻近节点对它拥有的数据块感兴趣。只要监听到信道空闲，就按接收的次序调度发送，先接收到的先发送。(2)带网络编码的盲转发与第一种很相似，仍然是基于盲目转发的机制，所不同的是节点向邻近节点转发数据块的线性组合，即是网络编码后的数据块。(3)选择性转发节点周期性地查询接收报表，如果至少有一个邻近节点对它所拥有的数据块感兴趣，那么转发数据块，而且优先发送熵最大的数据乜。每个节点维持一个接收报表，该表提供每个邻近节点数据块的

6、完全信息。通过与邻接节点交换信息来建立、维持和更新这些报表。(4)带网络编码的选择性转发与选择性转发一样，节点选择性地转发数据块，所不同的是发送的是网络编码后的数据块。用实验仿真的结果进行分析：假没节点之问的发射功率是闹定的，发射半径〃网络屮的所有节点分布在面积为S的区域里N>10S10S模型的网络节点数目为N，N满足不等式,本文的网络节点数VR2。将文件分成大小相等的数据块1€1={1°°’2()’6()}。假设同一个时间片里，网络系统中信源的数量&=1，信源的位置为即信源的位置可以在而积为S

7、的区域里的任何位置，假定网络巾的丢率为L=0。为了更方便地研究上述方案对网络吞吐量的改善，采取C++编程进行分析。实验仿真运行在理想的802.11MAC协议上，信道没有任何损耗，网络屮的节点公T地获得媒介接入机会。阁1表示4种不同机制对网络性能的影响。

8、Cl=100tR=4,L=C,10203040506070节点数252015图14种机制、节点数与发送吋间的关系根据上图可得出以下结论：(1)网络编码可以加速PJ容的分发，减少服务时间，节约无线网络的带宽；(1)在节点数目中等或多的情况下，网络编

9、码更能体现其优势。这是符合逻辑的，因为当网络屮的节点数目增多时，节点可从更多的邻近节点接收数据块和网络中的信息将变得多样化。因此，从每次传送中获取的增益将史大；(2)增加数据块的数H将改进系统性能。事实上，当把文件分为多个数据块的时候，节点只要下载完整数据块就开始传送数据块，而不必等到下载完整文件。因此，数据块越多，节点越快进人分发过程，系统的性能越好；(3)节点问的合作策略影响网络编码对网络性能改善程度。从图1中可以看岀，SE—NC,SF的合作策略比BF—NC、BF能更好地提高网络吞吐量。相同