无线网络编码的队列调度与性能分析

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无线网络因具有使用灵活、易于拓展等优点,得到了大量应用。相比于有线网络,无线网络存在链路数据传输率低、易丢包、易被窃听、传输时延大、节点需要电池供电等缺点。网络编码(Network coding)可以充分利用无线链路的广播特性,在一定程度上可以克服无线网络的上述缺陷,因而,它在无线网络领域得到应用。近年来,节点缓冲队列的调度机制作为网络编码领域的新的研究方向,已越来越受到国内外研究学着的关注。因此,如何结合网络编码并设计有效的队列调度策略,从而提高无线网络的吞吐量等性能具有极其重要的意义。本文首先介绍了网络编码的原理及无线网络编码的相关技术,总结和分析了几种经典的基于无线网络编码的队列调度策略。针对不同数据流上数据包长度和链路传输速率都可能存在差异的两跳无线网络,应用马尔可夫模型对基于网络编码和机会调度的网络吞吐量进行了分析;给出了网络编码方案的吞吐量增益。最后,用仿真分析了数据包长度、链路速率以及缓冲区容量对网络吞吐量的影响。针对多跳无线网络,提出了一种有效的队列调度策略OMT-NC(One-To-Multiple Network Coding)。这种策略考虑到了数据包长度对网络编码性能的影响,改进了传统的“一对一编码”方式因不能充分利用数据包长度之间的差异性导致吞吐量不高的缺陷,它采用“一对多编码”方式,主要特征在于:当多条流上的数据包长度存在差异时,将数据包长度小的流上的多个数据包拼装成一个数据包参与编码。此外,OMT-NC在编码时考虑了链路速率对网络编码性能的影响,并给出了数据流是否参与编码的判决标准。仿真实验表明,OMT-NC能够显著地提高网络的吞吐量。
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