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《电子科技大学》 2013年
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基于网络编码的多跳无线网络可靠组播机制研究

文瑞涵  
【摘要】:多跳无线网络存在很多智能节点或智能终端相互之间通过无线链路相互通信。由于无线链路会受到诸如干扰、衰减、噪声等无线通信的影响,网络的拓扑结构也会随着时间变化。利用组播方式来支持组播通信的应用,可以大大提高资源利用率。特别在资源受限的多跳无线网络中,链路带宽受限且传输错误率较高,在这种情况下,组播网络利用率高、能节省发送者的资源和可扩展性较强的优点尤为凸显。大多数的组播应用属于数据组播应用,要求恢复组播报文差错、所有组播接收者收到的报文数量一致、顺序一致、并具有一定实时性等,也即是说这些数据组播应用都需要可靠组播服务。如有接受者检测到有传输错误或数据丢失,需要某种机制来恢复这些错误或丢失。 本论文主要考虑数据重传丢失恢复和随机线性网络编码技术在多跳无线网络可靠组播丢失恢复中的结合应用,进行如下的研究: (1)提出一种基于域的随机线性网络编码的多跳无线网络中高效可靠组播(Network Coding Reliable Multicast,NCRM)算法,克服了XOR编码方式的局限性,将原始数据包划分成不同“代”进行发送,恢复节点采用随机线性网络编码方式发送编码包,发生丢包的组播组成员发送携带丢包比特向量的NACK(Negative ACKnowledgement),经过邻居恢复、多跳恢复或源端恢复,完成可靠组播过程。我们建立了节点丢失恢复过程的齐次马尔科夫链数学模型,给出理论平均时延和重传跳数。NS2仿真结果验证了理论分析模型的准确性。数值结果表明,与PGM和Necrm可靠组播协议相比,NCRM算法显著改善了网络吞吐量和丢失恢复延时等性能。 (2)提出一种考虑会话间潜在网络编码机会的ISRM算法,将划分“代”的机制和会话间的NACK抑制机制有效结合起来,每个组播组成员根据最初建立组播树时已知自身属于哪些会话,来确定发送NACK请求前是否要对丢包比特向量进行修正,避免发送多余的NACK。由于网络中有多个会话同时存在,恢复节点在帮助恢复数据的过程中,有效利用会话间重叠节点信息,将属于不同会话的数据包进行编码,能进一步降低丢包重传的次数。对ISRM算法进行了数学建模,分析了非重叠节点状态转移过程,并且通过区分非重叠节点与重叠节点,对数学模型进行了修正,推导出重传时延、平均恢复跳数和包投递率的公式。NS2仿真结果验证了理论分析模型的准确性。数值结果表明,与NCRM和UDP协议相比,ISRM算法显著改善了网络吞吐量和丢失恢复延时等性能。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TN929.5

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【参考文献】
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