无线多跳网络信息交换协议的设计与实现

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1、无线多跳网络信息交换协议的设计与实现作者姓名路遥导师姓名、职称肖嵩教授一级学科信息与通信工程二级学科通信与信息系统申请学位类别工学硕士提交毕业论文日期2014年11月学校代码10701学号1201120191分类TN82TN号91密级公开西安电子科技大学硕士学位论文无线多跳网络信息交换协议的设计与实现作者姓名：路遥一级学科：信息与通信工程二级学科：通信与信息系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：肖嵩教授提交日期：2014年11月DesignandImplementationofMulti-HopWirelessNetworkMessageSwitchingProtocolA

2、thesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinInformationandCommunicationEngineeringByLuYaoSupervisor:Prof.XiaosongNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或

3、撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它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了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单

4、位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要随着网络技术的发展和成熟，通过无线接入宽带网络获取信息已经越来越受到人们的欢迎。而随着人们的广泛使用，无线网络也面临着更多的考验，如：接入网络的用户数量激增、对网络服务的多样化需求以及要求网络传输的质量越来越高。因此，保证无线链路传输的可靠性和安全性、提高现有无线网络的利用率、优化无线网络传输性能等等，已成为当今无线网络通信研究的重要热点。网络编码是在路由中融合了编码的一种新型信息交换技术，它指出，假如网络中的每个节点都能对接收到的数据进行某种线性或非线性编码操作，则可以使网络达

5、到最大信息流。传统的网络编码技术具有提升网络吞吐量、均衡网络负载、提高宽带利用率以及节省节点能量消耗等优点。本文首先讨论了无线多跳网络的传输特点和网络编码的理论基础及关键技术，然后提出基于网络编码的无线多跳网络进行信息交换的方案，并从最基本的单中继网络开始，详细介绍了这套方案的流程，并分析其传输性能；然后将这种方案进一步推广到两中继网络和三中继网络中。最终，本文从理论上证明了这套方案在任意N中继网络中的可行性，并推导证明出使用基于网络编码的信息交换方案比基于传统的存储转发的方案在传输时间和发送能耗上均有节省，其传输时间的节省极限为25%，发送能耗的节省极限为50%。随后，本文就

6、此基于网络编码的信息交换方案设计了一套协议，其中的重点和难点主要包括编码层数据包格式的设计；编码层数据缓冲队列的设计和管理；编码层数据接收和发送工程的设计；编码层重传策略的设计。其次在传输层中，也涉及到数据包格式的设计，接收发送过程的设计以及用于区分上层应用的端口号的设计与管理。最后，本文使用C语言实现了这套协议，并在Windows平台上设计了模拟无线节点的软件程序，通过在多台PC机上运行多个模拟无线节点程序来模拟无线多跳网络环境，通过在每个节点上运行上述协议，实现了一个在无线多跳网络环境中进行基于网络编码的信息交换过程的软件仿真系统。同时，为了便于对比传输性能，在这个软件仿真

7、系统中，也添加了基于存储转发的信息交换方案的实现。在仿真阶段，模拟了在多至五个节点的多跳网络环境，通过统计传输过程中各节点发送和接收数据包的次数以及两种方案下传输相同的数据包所需时间，得出的结果验证了文中对于基于网络编码的传输方案在传输性能上的优越性。文章最后总结了在设计和实现基于网络编码的信息交换协议的过程中取得的进展并分析存在的不足，指出今后的研究方向。I西安电子科技大学硕士学位论文关键词：无线多跳网络，网络编码，信息交换技术，传输时间，发送能耗论文类型：应用基础研究类IIABSTRAC