NDN协议下的网络编码传输性能研究

当前的信息爆炸时代使得海量数据集中出现,数据传输速率呈指数级增长,数据命名网络（named data networking, NDN）中特有的大数据量的计算与存储方式,传统的互联网体系架构已经无法满足大数据量网络的性能需求.本文在NDN网络中引入网络编码技术,拟解决NDN传输协议下的网络传输性能问题,着重探讨了时延以及吞吐量两个网络性能参数.实验结果表明网络编码机制下能够实现多播路由无法达到的吞吐量,而且将多播路由下的网络时延减小了将近50%,改进网络性能,节省了网络传输资源,满足当前处理大数据业务的要求.      

一种基于并行网络编码的无线广播重传方案

重传能够保证接收端正确地接收到数据,研究表明传统的多播重传机制会导致较低的传输效率.为了在无线广播网络中减少重传的次数,提出了一种基于并行机会式网络编码重传方案,运用并行机制,采用机会式网络编码组合不同的丢失包进行重传,其中机会网络编码重传方案大大减少了重传次数,而并行机制降低了算法复杂度.理论和实验分析说明,该方案在平均吞吐量、平均发送重传次数和平均接收重传次数等性能指标上远远好于传统重传方案,这进一步验证了基于并行网络编码机制的重传方案是有效的,即在降低复杂度的前提下能够大大减少重传次数,从而增加系统的吞吐量.     

随机网络编码的卫星时隙ALOHA碰撞重传策略

针对卫星时隙ALOHA系统中,由于接入往返时延过高而导致传统物理层网络编码碰撞重传机制效率不高的问题,提出一种基于随机网络编码的卫星时隙ALOHA碰撞重传策略。该策略在物理层网络编码的基础上引入随机网络编码,通过对源节点数据分组随机编码,接收节点采用运算编码线性组合的方法获得原始数据分组。设计了适合该策略的数据分组格式并对该策略进行建模分析,对系统吞吐率和时延进行了理论推导。仿真结果表明,与传统的物理层网络编码碰撞重传机制相比,该策略有效地减少了50%重传时隙数,并在用户数较小的情况下,具有较高的系统吞吐率。     

骨干无线网格网络吞吐量上限的研究

研究了骨干无线网格网络容量,分析了接人点和网格路由器的数量和带宽对网络容量的影响。骨干WMN既可以作为互联网的宽带接入网,也可以作为一个独立的网络为网内用户提供相互通信。根据其用途不同,应用网络容量渐近分析方法,分别对两种情形进行了分析,并给出了路由器平均吞吐量上限。     

基于随机线性网络编码和UDP的可靠低时延传输方法

针对传输控制协议（transport control protocol,TCP）在无线通信中吞吐量受到丢包和反馈时延影响严重的问题,提出一种结合随机线性网络编码（random linear network coding,RLNC）和用户数据报协议（user datagram protocol,UDP）的可靠低时延无线通信传输方法。分别考虑一般RLNC和降低了编译码复杂度及头部开销的稀疏RLNC,原型实现了（稀疏）RLNC的编码、再编码、译码模块;并通过ns-3网络仿真在两跳有损中继链路中将所提方法分别与TCP和快速UDP网络连接（quick UDP internet connections,QUIC）协议的传输完成时间进行对比。仿真实验结果表明,在较高丢包率链路中,所提结合RLNC的UDP传输显著降低了传输完成时间。通过选择适当的编码参数,稀疏化的RLNC在链路条件较好的环境中能够进一步降低RLNC的传输时间,但在高丢包率环境中其传输完成时间高于RLNC。     

使用网络编码技术的同步传输方法

提出基于网络编码的同步传输方法,分析传统传输和分步传输、同步传输的网络编码传输方法,给出相应的归一化吞吐量.仿真结果表明:在低误码率下,相比于其他传输方法,基于网络编码的同步传输方法能够更好地减少传输时隙,有效地提高网络吞吐量.     

无线网络中的高效空间-频率编码技术

循环延迟冗余技术(CDD)是OFDM系统中对抗码间串扰的一项重要技术.CDD在发送端采用多天线,不同天线采用不同的相位延迟,从而增加发送端等价的信道频率选择性.首先对CDD技术进行综合评述,然后分析了CDD中的最佳延迟选择,并和CDD技术和经典的Alamouti空时码进行性能比较.仿真结果显示最优延迟下CDD技术能达到更好的性能,并且对天线阵列的数目没有约束.     

基于网络编码的无线传感器网络功率管理

无线传感器网络中进行数据采集及其运算时均采用电池驱动,能耗便成了无线传感器网络设计时最应考虑的关键因素.采用网络编码时,中间节点发送的数据包是其接收信息的线性组合,传输一定大小数据包时最小化数据传输次数,传输次数越少,功率消耗也越少.分析了网络编码时无线传感器网络传输过程及其节能的原理,比较了是否采用网络编码的2种无线传感器网络传输方式的能效.结果表明,采用网络编码技术,可以有效地减少传输总功率,延长无线传感器网络的生存时间.     

网络编码在合作中继网络中的应用

将网络编码与合作中继传输中的解码转发或放大转发相结合,提出了2种新的数据传输方式;推导了这2种传输方式下数据速率的表达式;理论推导和仿真结果表明,与通常的存储转发及单独的网络编码传输方式相比较,所提出的这2种传输方式可以较大地提高网络的数据传输速率.     

认知传感器网络中基于新型感知帧结构的吞吐量优化

在认知传感器网络(CSN)中,基于协作频谱感知,提出新型感知帧结构,认知节点的频谱感知和数据传输可以同时进行,通过对感知带宽的优化提升CSN的吞吐量。研究认知节点时延服务质量(QoS)约束对吞吐量的影响,证明最大的吞吐量和最小的传输时延不能同时得到。提出一种高效的迭代算法联合优化感知带宽和汇聚节点判决门限以使吞吐量达到最大而时延约束也得到满足。仿真结果显示提出的方案能够有效提升CSN的吞吐量,不同的传输时延QoS需求对应不同的最优感知带宽。     

网络编码研究综述

网络编码是近年来网络通信领域研究的重要热点,其在提高网络数据吞吐量及数据传输可靠性等方面的显著优势受到网络研究者越来越多的关注。文中从网络编码的研究进展及网络编码的分类方面论述网络编码的概念、理论和方法,结合对网络编码研究进展的分析,详细分析了网络编码当前面临的重要问题,以及解决网络编码问题可能采取的方法,以此取得对网络编码研究的一些有用的结果。     

基于网络编码法的无线组播技术

近年来一种新兴的网络传输技术网络编码打破了传统网络的传输方式,其允许网络的部分节点具有编码功能,在网络能量优化方面表现出了较大的优势.文中介绍了网络编码的基本概念和无线组播网络的特性,对无线组播网络下应用网络编码的最小能量组播定理进行了论述.     

ALOHA无线通信系统的吞吐量和时延性能分析

自ALOHA系统建成以来,其已经在移动通信、卫星通信和计算机通信等领域的应用取得了很大的进展.本文深入分析ALOHA无线通信系统的结构以及数据传送方式,探讨了其吞吐量和时延性能,最后用C语言进行模拟,得出了相应的仿真结果,并对其性能进行了分析.     

通过ARQ提高无线网络中的TCP吞吐量

针对现有提高无线网络中传输控制协议（TCP）吞吐量方案（如Snoop）的若干局限性，提出一种改进方案，利用数据链路层的自动请求重传（ARQ），检测并重传在无线链路上丢失的分组，从而提高TCP的吞吐量性能，这一方案不需要修改端终点的TCP实现，与Snoop相比，ARQ可以传输加密或封装后的分组，不受TCP确认机制的影响，不要求基站保留TCP流的状态，降低了基站的实现复杂度，仿真结果表明，当链路错误率较高或网络中存在竞争性背景流量时，ARQ可以比Snoop更加有效地提高TCP吞吐量。     

基于网络编码和安全极化码的无线抗窃听传输技术

由于无线通信的信道开放性和信号广播性,使其在服务合法用户的同时易受到非法用户的窃听。针对这一问题,结合网络编码技术和安全极化码技术,以随机线性网络编码对信源码块进行编码生成内码,通过计算极化码巴氏参数进行信道分集并选取安全比特信道,构造安全极化码作为外码,从而形成级联信道编码结构。仿真结果显示,当主信道信噪比为10 dB时,该方法与传统安全极化码都可以为合法接收方提供较好的通信服务;文中方法采用8 bit有限域时,只需窃听信道信噪比退化2.5 dB,即可使得窃听信道的误码块率逼近1,相较传统极化码方法所需的4 dB窃听信道信噪比退化,可更好地进行抗窃听传输。     

一种基于网络编码的无线广播高效重传方法

为了提高无线网络中重传数据包的重传效率,提出一种基于异或网络编码的数据包重传方法,并采用了优化的丢失包编码组合策略.     

一种基于双向数据流网络编码的无线组播机会路由

针对现有机会网络编码中存在的编码机会依赖于不同数据流间的连接节点个数和编码效率等问题,结合机会通信和网络编码的特点提出一种新的路由解决方案.首先在传统无线路由算法中引入流内编码和流间编码的概念,并设计合理的网络编码策略和响应机制,以提高编码的机会和网络的吞吐量等性能.仿真实验显示,新的优化算法可显著提高网络的吞吐量和编码增益.     

Wireless Communication and Broadcasting Convergence Network Throughput

Wireless communication and broadcasting convergence networks provide a potential solution to greater traffic throughput in the future. In this paper, the throughput of a convergence network is analyzed based on the standardization project for specific requirements for local and metropolitan area networks in China, referred to as broadband wireless multimedia systems. The convergence network is modeled as a combination of a broadcasting channel and a multi-access channel with interference. The throughput is then given as a function of the time resource allocation by calculating the channel capacity with interference. The maximum throughput and the optimal time resource allocation are then determined for a given delay constraint and traffic requirements. The results give guidelines for time resource allocation and system design for convergence networks.     

确定性网络编码构造的仿真实现

网络编码构造是实施网络编码数据传输的首要工作,也是网络编码理论和应用的研究基础．本文简述了线性网络编码的工作原理,分析了确定性网络编码构造算法的工作过程,对确定性网络编码的构造进行建模和仿真设计．针对一个仿真实例,给出了算法的仿真实现过程,得出了仿真结果,仿真结果表明了仿真设计的有效性．     

线性网络编码在协作通信中的应用

协作通信是提高无线网络链路可靠性的最有效方法之一。文中将线性网络编码引入多用户协作通信系统中,提出新的中继转发方法。在中继转发阶段,参与协作的用户将机会侦听到的来自其它协作用户的数据和自身的数据进行线性网络编码,并转发出去。理论分析和仿真表明,与原有的基于异或编码方式的转发方法相比,本文的方法能获得更高的空间分集度,更低的系统中断概率。