面向数据分发的部分网络编码方法研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文面向数据分发的部分网络编码方法研究博士研究生：王蕾指导教师：张国印教授学科、专业：计算机应用技术哈尔滨工程大学2013年1月分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文面向数据分发的部分网络编码方法研究博士研究生：王蕾指导教师：张国印教授学位级别：工学博士学科、专业：计算机应用技术所在单位：计算机科学与技术学院论文提交日期：2013年1月12日论文答辩日期：2013年3月16日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex：U.D.C：ADi

2、ssertationfortheDegreeofD.EngTheMethodofPartialNetworkCodingforDataDistributionCandidate：WangLeiSupervisor：Prof.ZhangGuoyinAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpecialty：ComputerAppliedTechnologyDateofSubmission：Jan.12,2013DateofOralExamination

3、：Mar.16,2013University：HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论

4、文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密

5、后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日面向数据分发的部分网络编码方法研究摘要随着计算机网络与无线通信技术的飞速发展，各种无线通信网络与人们的生活和工作联系得越来越紧密，同时人们对网络的多样化服务以及传输质量提出了更高的要求。而在无线通信网络中由于无线链路的广播特性、不可靠性以及节点的移动性，使其应用受到很多限制，网络中节点的能耗问题以及节点的扰动性问题等亟待解决。因此，如何更有效利用无线通信网络的有限资源实现更高质量的数据分发，是目前无线通

6、信网络研究领域中最重要的课题之一。网络编码的提出为实现更高质量的数据分发指明了研究方向。网络编码融合了编码和路由的概念，核心思想是允许网络中间节点按照一定的规则对其传输的信息进行编码处理后再转发，不再局限于传统的存储转发。将网络编码引入数据分发系统，可以显著提高网络的吞吐量，增强网络的鲁棒性以及提高网络带宽的利用率等。因此，面向数据分发的网络编码方法研究已成为目前数据分发技术研究中的热点之一。然而，与传统的基于存储转发操作的路由机制相比，基于网络编码的数据系统中节点需要执行频繁的编译码操作，增加了

7、节点额外的存储和计算开销，实用性较差。在实际网络中，信息的到达很难保证完全同步，节点要等待接收到一定数目的信息块，才能执行编译码操作，不可避免的产生传输延迟。因此，在保证网络编码改善无线通信网络数据分发性能的前提下，为了降低网络编码操作带来的额外存储计算开销，降低传输延迟，提出了网络中部分节点参与编码的方法，即部分网络编码方法。论文内容主要涉及以下三个方面：（1）为了解决无线传感器网络中由于节点能量过度消耗退出网络所产生的“能量空洞”问题，以及将网络编码应用于无线传感器网络中由于编码代价产生的传输

8、延迟问题，在同构无线传感器网络中提出了能量均衡的部分网络编码方法（EnergyBalancingPartialNetworkCoding，EB-PNC）。采用能量均衡的策略提高网络中节点能量的利用率，避免某些节点能量过度消耗而提前退出网络。采用部分节点参与编码的方法，在一定程度上可以减少由于执行编译码操作带来的额外开销，以及编码节点进行编译码操作时等待信息块的时间，从而降低传输延迟，延长网络的生存周期。（2）充分利用异构性可以显著提高网络的性能、延长网络的生命周期，因此在异构无线传