网络编码在虚拟骨干网中的应用

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虚拟骨干网可以有效的提升无线网络的通信性能。近些年提出的网络编码技术在无线网络中同样具有很大的应用前景――可以很好的改善无线网络网络性能。论文着重考虑网络编码在虚拟骨干网中的运用。具体的,论文将在网络编码对虚拟骨干网的吐量增益和能量增益两方面进行展开讨论。在网络编码对虚拟骨干网的吞吐量的影响研究中,论文发现了基于虚拟骨干网的路由与网络编码是“互惠互利”的关系。一方面,虚拟骨干网增加了网络编码的编码机会。它增加了网络中数据流的交汇从而使得骨干节点有更多的编码机会,从而极大的挖掘出网络编码的编码增益。另一方面,网络编码可以在一次编码包的发送中完成多个数据包的传输,从而提升其吞吐量。理论分析表明,网络编码对虚拟骨干网的吞吐量增益上界为2K/K+1,这里K是网络编码的最大编码包数量。论文提出了一个新的基于网络编码的提升虚拟骨干网吞吐量的算法(NCIR),并在NS-2上实现了该算法。实验结果表明,NCIR算法有效的提升了虚拟骨干网的吞吐量。广播的能效问题是的无线网络中一个极其重要的问题。现有的研究表明网络编码在提升无线网络的广播能效方面有很大的潜力。网络编码对于能耗的提升效果很大程度上取决于编码机会的多少,而编码机会的多少则取决于现有的路由路径。因此,如何构建有利于编码机会发生的广播路由,从而创造更多的编码机会是关键。通过结合网络编码和虚拟骨干网(通常有连通支配集构成),我们将探讨无线网络中能量最小化的广播协议。在考虑能量优化的广播协议时,把网络编码和虚拟骨干网结合起来的内在本质在于虚拟骨干网可以提供更多的数据流交汇的机会,从而带来更多的编码机会。基于此,论文设计了名为NCDS的广播优化算法,即在虚拟骨干网上考虑网络编码,从而达到减少广播能耗的目的。实验结果表明,我们的算法NCDS优于单独使用连通支配集的广播算法或单独使用网络编码的广播算法。
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