卫星网络中基于网络编码的路由算法设计和研究

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由于卫星网络拓扑动态变化、链路中断、时延大等特点,使卫星网络实现数据的高效可靠传输仍是一个挑战性问题。目前,设计高效可靠稳定的卫星路由协议一直是卫星通信系统研究的热点。然而,现有的卫星路由协议大都存在健壮性差的缺点,因此设计一种能够弥补上述问题的路由算法成为本文研究的重点。近年来,网络编码的出现为解决该问题提供了一条有效的途径。但是,如果强制在卫星网络中使用网络编码,将会导致大量的时延并增加各个卫星节点处理信息的复杂度;若只进行最短路径路由将不能适应动态变化的卫星网络拓扑。因此,本论文利用网络编码在无线网络中能够提高网络的吞吐量,降低传输的时延等优点,设计一种编码感知路由算法,该算法能够有效地降低传输时延并提高网络的吞吐量。本文提出了一种基于卫星网络的编码感知路由算法,即选择能够进行网络编码且使得传输次数最小的一条或多跳路径进行数据传输。在设计该算法的过程中,首先要确定卫星网络中能够进行网络编码的节点集合,该集合主要通过计算中继卫星节点的入度和编码机会(编码机会是指节点两个虚拟缓存为空的概率)来确定。其次,设计将网络编码考虑在内的编码路由判据,来进行路由的发现。然后,采用线性规划对判据进行优化,使数据在卫星网络中传输次数达到最小。最后,采用NS2实现性能仿真,结果表明,在卫星网络中采用本文设计的编码感知路由算法,能够有效地增强节点对数据的处理能力,相比于传统最短时延路径卫星路由算法,具有5%~20%的网络吞吐量增益。
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