毕业设计-基于网络编码的机会网络数据分发研究与仿真1

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1、中北大学2013届毕业设计说明书1引言1.1研究问题现状近年来，无线通信技术得到了飞速的发展，新技术不断出现，其中移动通信系统的3G技术已经进入应用普及阶段，并朝第四代通信系统方向演进。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》(2006一2020)中已经明确提出了未来通信领域的竞争将集中反映在特殊环境和新兴应用领域中的通信网络能力及通信技术的竞争上[1]。其中新兴应用领域涉及到的移动网络技术更是被作为前沿技术中的重点。目前,移动通信的快速发展使得移动网络带宽逐渐增大，移动应用不断丰富，移动终端的处理能力越来越强。为了适应不同的应用需求,各具特色的网络结构和无线

2、网络技术不断涌现,包括无线个域网(如IEEE802.15)、无线局域网(如IEEE802.lla/b/g/i/n)、无线城域网(如802.16、802.20)、无线移动广域网(如2G、3G)、卫星网络，以及无线自组织(AdHoc)网络、无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,WSN)等等。而WIFi、WIMax、UWB等无线接入网络和GPRS、B3G、UMTS等蜂窝移动网络等基础设施与技术的完善为移动应用提供了在任何时间、任何地点访问所有网络服务的可能性。在上述的各种网络发展后，一种节点移动范围更大，网络大多数都是不连通的新型网络出现了

3、，这种类型的网络被称为机会网络，机会网络是一种不需要源节点和目的节点之间存在完整路径，利用节点移动带来的相遇机会实现网络通信的自组织网络。第57页共57页中北大学2013届毕业设计说明书经过近几年的发展，机会网络技术研究与应用已经取得了一定的进展，但是，总体而言目前相关研究还处于一个刚起步的初级阶段。随着移动应用业务的增加以及机会网络商业化，机会网络技术的全面应用与深入仍然要解决很多极具挑战性的问题，如复杂环境下的路由、数据时延与网络开销均衡问题、移动状态下网络可靠性以及安全问题等等。同时在一些领域，机会网络的相关技术标准尚未形成，尤其在国内对于这类高延迟

4、的特殊通信网络的研究才刚刚起步。规划信息化发展战略中不仅强调了信息产业以及信息技术的发展，同时也提出了将宽带无线移动通信、新兴及特殊应用领域的网络通信等核心关键技术研究作为我国信息技术的主要发展方向之一。因此，对机会网络数据分发展开研究将为正确理解机会网络拓扑与数据传输特点提供可行性依据，有助于推进现有关键技术的可扩展性，并对提高机会网络数据传输可靠性，探索节点移动模型对机会网络服务性能保障的影响，推动相关技术的深入研究有重要现实的意义。2000年,R.Ahlswede等人基于网络信息流的概念提出了网络编码的思想，通过允许中间节点既实现路由功能又实现编码功

5、能，达到组播的最大流量[2]。为使得网络编码具有实际可用性，Li等人提出了线性网络编码的概念，证实节点进行线性网络编码运算，具有可行性，能够达到最大流传输理论极限[3]。Ho等人推广了这一概念，提出了有限域下随机线性网络编码的思想，并证实其有效性[4]。之后，随机线性网络编码被应用于各个方面的研究，用于提高网络吞吐量、能量利用效率。网络编码彻底改变了通信网络中信息处理和信息传输的方式，被认为是进入21世纪后信息处理和信息传输研究领域上最重要的理论成果之一。网络编码的核心思想是允许通信网络中的节点对传输的信息进行操作和处理（如有限域中的运算等），而不再局限于

6、存储与转发。与传统的基于存储和转发的路由传输机制相比，网络编码能显著改善数据分发系统性能，如提升网络吞吐量，节约传输带宽和均衡网络负载等。网络编码具有重要的理论价值和广泛的应用前景，其研究已经引起了学术界和产业界的广泛关注和高度重视。国际知名大学、科研机构和公司，如普林斯顿大学、麻省理工学院（MIT）、贝尔实验室（BellLab）、AT&T的香农信息实验室和微软公司（Microsoft）等都积极投入对网络编码的研究，并取得了一些重要的研究成果。我国的香港中文大学（CUHK）、清华大学、中国科学技术大学、西安电子科技大学和南京大学等也对网络编码展开了研究，并

7、取得一定的进展。机会网络经常出现链路断裂，网络不连通的状况，在这种情况下，节点一般并不丢弃数据包，相反节点传输数据一般采用“存储一携带一转发”的模式，传统的机会网络中，中间节点只进行数据的存储与转发操作，但是运用网络编码的机会网络中，中间节点可以对接收到的数据块进行随机线性组合编码，可以增大单次传输的数据量。第57页共57页中北大学2013届毕业设计说明书随着网络规模的日趋庞大、各种网络方案和协议日趋复杂，分析、实验和仿真等方法成为了当前进行网络技术研究的有效手段。研究网络仿真技术成为了现代通信网络设计的重要环节，在通信网络性能研究中起关键性作用。在众多网

8、络仿真软件中NS2具有免费、源代码开放、易扩展等等优点而备受研究人