论文部分内容阅读
无线移动自组织网络(MANET)在军事和民用领域都得到了广泛应用,但是其应用时面临着一系列问题,其中以资源受限问题最为突出,包括带宽资源、能量资源和缓存资源。无线网络面临其自身的带宽受限问题和移动性带来的有效带宽波动。同时,无线设备多依靠电池供电,能量资源受限。即使是发射设备有电力供应,也面临发射功率不能超过一定标准以及绿色环保问题。另外,缓存资源也是无线自组网中的一种稀缺资源,日益增长的数据应用需求和数据速率使得缓存空间变得相对紧缺。所以近年来,无线移动自组织网络中针对上述资源受限问题的高效资源管理策略的研究引起了学术界和工业界越来越多的关注。已有研究表明网络编码技术可以有效提高无线网络性能。然而,现有的网络编码研究大多结合路由问题、安全问题、P2P文件分享和鲁棒性问题等方面,鲜有结合无线自组网的资源管理进行的研究。本文在无线自组网环境下,将网络编码技术结合资源管理问题进行了分析和研究,主要针对以下两个方面:(1)研究无线多速率网络环境中应用网络编码技术的关键问题。针对在无线多速率环境下应用网络编码技术时,不考虑速率因素而仅仅最大化编码增益可能产生的瓶颈链路现象而导致性能下降的问题,我们通过合理的功率分配和速率适配算法设计,提出了一种基于自适应多速率的高能效网络编码机制——eCOPE(energy-efficient COPE)。本文详细阐述了eCOPE机制的设计思想,提出两个关键算法,并根据模块化设计方法设计了实现关键算法的各个功能模块,在NS-2仿真验证平台中实现了eCOPE。仿真结果表明eCOPE机制将网络编码增益和无线环境的多速率特性结合,能够有效提高网络吞吐量,减少传输时延,达到较高能量效率,提高网络整体性能,实现对能量(功率)资源的有效管理。(2)研究协作缓存场景下结合网络编码技术的机制设计。协作缓存技术可以有效提高数据可达性和减少数据访问开销,而在无线自组网中应用时,面临着缓存资源严重受限的问题。我们将网络编码技术应用于协作缓存场景中,充分挖掘网络中低活跃度节点的空闲缓存资源和网络编码技术的潜在增益,提出了一种基于节点活跃度和网络编码技术的协作缓存机制——NC-COCA(Network CodingCooperatvie Caching)。本文详细阐述了NC-COCA机制的设计思路和各功能模块构成,并对NC-COCA协作缓存机制进行了系统建模。为了对NC-COCA协作缓存机制进行关键性能分析,我们在NS-2平台中实现了NC-COCA的各个功能模块,并进行了仿真验证。仿真结果表明在不考虑节点活跃度急剧变化的情况下,NC-COCA实现了在牺牲一定信息包交互开销的代价下大幅提高数据请求命中率,减少了数据请求时延,提高了缓存空间的利用率,提高了MANET在缓存资源受限条件下的系统容量和整体性能。综上,本文在无线自组网中应用网络编码技术,对能量(功率)、缓存等资源进行高效管理,结合网络编码技术进行资源管理策略的设计,同时通过优化的资源管理算法策略设计以支持将网络编码应用在无线自组网中,进一步提高网络性能。