无线网络的网络编码节点选取技术研究

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在组播网络中,网络编码(Network Coding)已被证明是一种能够获得最大流容量的有效方式,可以提高无线网络吞吐量、改善负载均衡、减小传输延迟、增强网络鲁棒性。在无线网络利用网络编码提高网络性能的同时,由于编码节点的引入增加了实际开销及网络延迟。因此,在保证网络组播速率的i前提下,最大限度的减少编码节点的数目,对实际网络性能的优化具有重大意义。本文针对现有无线网络的网络编码节点选取进行了算法改进与仿真实现,主要工作如下:(1)针对目i前选取编码节点算法计算量大和选取编码数过多的问题,提出了一种基于深度优先的最大流编码节点选取算法。该算法的基本思想是:通过基于深度优先的最大流算法,寻找源节点到所有不同目的节点的最大流路径;然后,在源节点到不同目的节点的最大流路径上,根据编码节点的判断准则选择编码节点。为了能够快速正确地找到网络最大流,该算法采用“终止符”来标记与源节点或目的节点相连的饱和边。通过与基于Ford-Fulkerson最大流来寻找编码节点的算法实例进行对比,发现该算法在达到组播最大流的同时,可以减少寻找最大流路径的次数,有效地避免了标号的重复计算,提高了算法的效率。然后,通过构建无线网络模型图,使用Matlab工具仿真实现了该算法。实验仿真分析了网络编码节点数目、最大流的分布特性,同时仿真了编码节点数随着网络规模、节点覆盖半径的变化规律。通过仿真结果,表明了该算法在满足最大组播速率的同时,有效地减少了网络编码节点数。(2)针对目前关于动态网络编码节点选取方法不多的现状,给出了一种移动自组织网的网络编码节点选取策略。该策略的基本思想是通过基于链路质量预测模型(主要包括节点位置预测和传输链路的时问预测模型)来构建组播路径,在构建出的组播路径上选择稳定存在的节点作为编码节点。该编码节点选取策略,既提升了网络传输速率又提高了数据传输的稳定性。通过移动自组网应用网络编码前后冗余度和传输效率的对比,表明了网络编码能够提高移动自组织网的性能。
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