基于网络编码的无线多跳网络信息交换策略分析

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1、摘要摘要无线通信的出现使通信技术经历了又一次飞跃。无线多跳网络(WirelessMulti-hopNetworks,WMNs)作为移动通信的一个重要分支，在军事、民用、商业和科研领域都有着广阔的应用前景。但无线多跳网络因其无线特性，使网络的性能受限，如信道容量有限，网络的安全性有限，终端设备的能量受限，且网络拓扑变化无常，给网络协议的设计带来一定的困难。网络编码允许并鼓励中间节点对原始数据进行线性和非线性编码，使网络吞吐量、带宽利用率和鲁棒性大大提升。因此，如何将网络编码技术与无线多跳网络环境更好的融合，以提高数据传输的质量仍

2、然是一个值得研究的问题。本文主要的研究工作如下：1.研究了基于网络编码的无线多跳网络信息交换(InformationExchangingwithNetworkCoding,NCIE)传输策略。已有文献已经证明了在信息交换网络中加入网络编码技术是可行的。针对有两条流入的数据流并存在编码机会的无线网络，结合网络的半双工和TDMA时分特性，设计出一种基于流水时隙复用的网络编码信息交换策略。该策略给出了网络的中间节点与源端节点的收发时隙规律，以避免数据冲突造成的丢包。同时，设计了节点的缓存模型、编码数据包的模型以及信息交换策略的整体流

3、程。2.研究了基于网络编码的信息交换传输策略的关键技术。结合网络的滑动窗口工作机制，分析了节点缓冲队列中数据的插入与删除过程。针对流入信息交换网络的数据流速率不同的问题，设计了根据数据发送时刻节点的两个缓冲队列的队长进行比较，使中间节点灵活地在网络编码与存储转发两种状态之间进行切换的异步信息交换策略。针对链路存在丢包等无法正常接收数据的问题，并结合网络的时分特性，设计了根据当前节点缓存队列的数据序号和接收到数据的序号相比较，判断数据包是否成功接收的基于TDMA的节点重传算法。3.采用Matlab评估了基于网络编码的无线多跳信息

4、交换策略的性能。将该策略与存储转发路由对比，分别比较了网络整体的吞吐量和编码增益。在不同数据流速率下将NCIE，普通的网络编码策略以及存储转发的性能对比。结果表明，本文设计的NCIE策略使网络性能有了明显的提升。网络的吞吐量相比于存储转发方式大大增加，并且当中间节点数量增加，编码增益也随之增长，吞吐量几乎不受影响。异步数据流情况下，网络受数据异步的影响减弱，等待时延降低。关键词：无线多跳网络，网络编码，信息交换，时分复用，缓存管理I西安电子科技大学硕士学位论文论文类型：应用基础研究类IIABSTRACTABSTRACTThee

5、mergenceofwirelesscommunicationhasmadecommunicationtechnologyexperienceanotherleap.Asanimportantbranchofmobilecommunications,WirelessMulti-hopNetworks(WMNs)hasabrightapplicationinmilitary,civil,commerceandresearch.However,itisbecauseofthewirelesscharacteristicsthatn

6、etworkperformanceisinfluenced.Forexample,thechannelcapacity,theenergyofnetworkequipmentandthenetworksecurityarealllimited;what’sworse,networktopologyischangeable,whichnotonlycan’tsatisfypeople’sneedsbutalsobringssomedifficultyindesigningnetworkprotocols.NetworkCodin

7、gallowsandencouragesrelaynodestocodedatapacketstogetherreceivingdifferentsourcenodeseitherinalinearorinanonlinearwaybeforetheyaretransmitted,thusleadingtotheimprovementofnetworkthroughput,bandwidthandrobustness.Therefore,itremainsaproblemworthstudyinghowtocombinenet

8、workcodingtechnologywithwirelessmulti-hopnetworktoimprovethequalityofdatatransmission.Theauthor’smajorcontributionsareoutlinedasfollows:1.