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题目:基于网络编码的容迟容断网络高效传输机制

关键词:容迟容断网络;网络编码;贝叶斯网络;接纳决策;博弈论

  摘要


容迟容断网络因其拓扑易变、网络抗毁、机会传输、节点异构等特点得到了学术界和工业界的持续关注。机会传输一方面导致节点内储存大量消息等待转发,另一方面导致消息在一次传输中失败的概率增大。随着网络编码被广泛应用在无线网络中,理论和实验证明它能有效地增强网络可靠性、提高无线网络吞吐率、降低传输能耗,尤其适合条件极端受限的容迟容断网络。然而,针对容迟容断网络和网络编码的研究,现阶段工作没有充分考虑到容迟容断网络特性及实际应用场景,网络编码对容迟容断网络传输性能的提升有限。基于网络编码的容迟容断网络高效传输机制成为近些年来重要的研究课题。

本文从容迟容断网络特性及网络编码原理出发,以研究网络编码对容迟容断网络传输性能提升为目标,对容迟容断网络批量数据传输和突发流量传输两种场景面临的传输问题进行分析,分别设计和实现了自适应协同网络编码和感知决策网络编码。自适应协同网络编码解决批量数据传输中求解编码度和代的问题,不仅实现了网络编码、节点缓存管理和消息转发,而且针对应用多样性和环境多变性设计了贝叶斯网络学习模型,实现基于应用特性、网络环境和历史知识的网络编码决策指导策略,使网络编码的度和代能够根据网络场景自主选取、调整,提高网络鲁棒性和自适应性。感知决策网络编码解决突发流量传输中选取候选编码包的问题,方案以广播机制为基础实现网络信息监听感知机制、消息接纳决策机制和网络编码机制,设计了基于博弈论的消息接纳决策方法,该决策以最大化网络编码收益为目标,综合考虑编码开销和传输增益,力图使一个编码包满足尽可能多的邻居节点消息请求,提高链路带宽利用率和网络吞吐量。

基于上述研究内容构建仿真验证系统,对本文的方案及关键技术的正确性和有效性进行验证。结果表明,网络编码能够有效提高容迟容断网络的传输性能。本文的研究成果为容迟容断网络数据传输提供了设计思想和技术基础。