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.      

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。     

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.     

认知网络预编码干扰对齐算法

针对一对主用户和多对次用户的认知多输入多输出（MIMO）系统,通过对次用户的发送端的两次预编码设计,在消除主次用户间干扰的基础上减少次用户间的干扰,有效地提高系统容量。第一次进行的预编码设计使用注水法将认知用户对于主用户的干扰对齐到主用户没有使用的空间子信道,第二次进行的预编码设计使用了最大信干噪比算法来消除次用户间的干扰。理论分析和仿真结果表明,算法在有效消除对主用户干扰的同时,次用户的吞吐量相比传统的认知系统注水功率分配法有显著提升。     

基于网络编码的多中继协作通信研究

本文介绍了基于两用户—两中继—单目的节点的协作中继模型,将协作分集与网络编码结合起来,针对传统的两中继方案、模拟网络编码的两中继方案以及机会式网络编码的两中继方案,分析比较了这3种方案的中断概率、信噪比和网络吞吐量等性能。经过仿真结果编码,在系统中断概率一定的情况下,机会式网络编码可以提升系统吞吐量,但编码要求复杂,其次是模拟网络编码。在信噪比一定的情况下,传统方案中断概率最低,但增加了时延,需要消耗更多的能量。     

基于效用函数的异构网络负载均衡算法

提出了一种基于效用函数的异构网络负载均衡算法.该算法通过网络参数的定时测量,得到各性能指标的效用函数,经过归一化和权重处理,选取重负载和轻负载的小区,并选取资源利用效率低的业务终端,通过终端的转移实现负载均衡.仿真分析表明,该算法能够有效提高网络吞吐量,降低网络阻塞率,并减少网络时延.     

无线单跳场景下基于网络编码的新型传输模型

为了解决无线链路易出错从而降低传输效率以及由于重传导致数据流间传输不公平的问题,基于网络编码思想提出了一种新的编码组重传模型.在无线单跳信道易错场景下,利用无线广播传输和重传特性,设计了基于编码组重传模型的新型单跳传输算法.根据编码系数产生方式的不同,该算法又分为随机编码组重传算法和启发编码组重传算法.实验结果表明:编码组重传算法的传输延迟和吞吐量略差于单播ARQ传输技术,在信道突发出错情景下,单播ARQ传输技术吞吐量急剧下降,而编码组重传算法下的吞吐量能够维持稳定.编码组重传算法能够有效保证无线传输效率以及数据间传输的公平性.     

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.     

一种采用空时网络编码的多向中继通信方案

针对多用户中继通信网络在单天线场景下多源信息交互效率较低的问题,提出了一种采用空时网络编码(STNC)的多向中继通信方案。由于STNC编码向量具备可识别条件,能够将多个用户的调制信号合并为一个高阶调制信号,且合并前后的信号一一对应,因此该方案可利用STNC编码向量和预均衡技术来区分N(N3)个用户的信息,能够保证用户在多周期传输方案中获得满分集增益。当系统结构对称时,该方案在系统总发射功率相等的情况下,可平均分配中继和用户之间的功率,使系统误符号率(SER)性能最优。此外,推导了该通信方案的平均吞吐量,指出其系统自由度是传统的单向中继(OWR)方案的N/(N-1)倍。实验结果表明:该方案能够获得满分集增益,与传统的双向中继方案相比显著提高了系统在衰落信道中的误码性能;当N为4和6时,在高信噪比条件下,该方案的平均吞吐量相对OWR方案分别提高了33%和20%。     

非线性随机网络编码研究

针对网络编码里的"全有或全无"以及因线性网络编码纠错能力过低而导致重传代价过大的问题,提出了非线性随机网络编码的方法.该法用有限域上非线性函数的系数代替线性网络编码里的线性函数系数,在中间节点用一般的非线性函数对上游消息进行复合函数操作,在信宿节点用查表法进行译码.实验结果表明:非线性随机网络编码比线性网络编码具有更低的能量消耗、更低的时延,码的长度相同时能纠正更多的错误.     

基于哈希函数的高效完善安全网络编码算法

针对防窃听的安全网络编码问题,提出一种基于哈希函数的安全网络编码算法.该算法令秘密消息的最后一位作为初始随机数,并利用哈希函数、初始随机数和秘密消息其余的部分,递归生成另外的n-1个随机数.在不消耗带宽的前提之下,通过适当地增加信源与信宿的计算能力,构造一个合适的转换矩阵,保证秘密消息的完善保密性.安全性分析表明:当被窃听边数目不超过n-1时,该算法是可行的.     

基于时分复用的量子网络编码

量子网络编码用于解决量子网络中的拥塞问题,可以有效地提高量子网络的传输效率和总吞吐量.本文提出了一种时分复用量子网络编码方法,在蝶形网络上可交叉传输两个任意单量子比特态.为了解决拥塞问题,一个具有偏振和时隙自由度的单光子作为桥梁,以可预报的方式使瓶颈信道两端的中间节点的两对量子存储器产生纠缠.最后,基于量子隐形传态和所生成的可预报双纠缠信道,可实现蝶形网络上量子2对单播通信.考虑不诚实中间节点,进而提出了一种安全增强的量子2对单播通信协议,分析了协议的安全性和性能.结果表明,改进后的协议对不诚实中间节点实施的一般纠缠测量攻击是安全的.通过利用时分复用技术,它可以扩展到更一般的量子网络上的多单播通信.     

网络流媒体技术在远程教学系统中的应用

近年来，流媒体技术正在世界范围内得到广泛应用，特别是在现代远程教学方面，流媒体技术在不占用大量网络带宽的前提下，很好地解决了大容量的视频音频数据在现有网络中流畅传输，本文首先阐述了流媒体系统的构成，接着就流媒体技术中流式传输、存储方式及播放技术进行了分析，提出了解决方案。     

网络编码在无线通信中的应用

传统的通信网络节点只对接收到的信息进行存储和转发,扮演着转发器的角色,但是根据网络信息流中的最大流最小割理论,没有理由仅让网络节点的功能局限于存储和转发。网络节点可以对多条输入链路上收到的数据信息进行一定的线性或非线性处理,然后再发送出去,在接收节点,通过相应的译码运算恢复出信源所发的信息。网络编码正是基于这种思想产生的。文中首先讲述了网络编码的基本原理,在此基础上介绍了目前网络编码在通信网络中的主要应用。在对网络编码有了初步认识的基础上,对于网络编码体现出的优缺点做了总结,并对未来的发展方向进行了分析和展望。     

基于网络负载容量的高速网络取证数据采集器的设计与实现

为了解决高速网络取证的证据完整性问题,提出了经济的可扩展模型,提出一种新的基于网络负载容量的负载均衡策略.该算法通过动态反馈和预测机制得到证据捕获端的处理能力,以一个会话为分配单位,将网络数据包分发给负载容量最大的捕获端.实验结果表明,该系统的扩展性,可以满足当前大流量网络的需求.     

基于网络编码的WSN可靠数据分发方法

为了实现无线传感器网络中快速可靠的数据分发,提出了一种基于网络编码的可靠数据分发方法,其核心思想是结合随机线性网络编码和泛洪协议实现数据分发.针对数据传输冲突导致目的节点不能收到所有数据的问题,重点讨论了保证可靠数据分发中的重传机制,目标实现了100％的分发成功率.通过仿真实验,一方面分析了所提出方法对网络性能的影响,...     

基于VRRP的网络负载均衡研究

本文提出了基于TVRRP的网络负载均衡技术,VRRP允许两台路由器相互备份,相互冗余,通过虚拟路由器的设置在一络层实现负载均衡,解决网络瓶颈问题。该技术实现方法简单,且能方便地实现各厂家设备间的互通。同时,在不增加网络设备的基础上,使网络故障发生时用户的损失降至最低,特别适合于无力购置昂贵负载均衡设备的中小型企业及学校等机构的使用。     

D2D网络中基于SVC视频流缓存的跨层网络编码重传方案

为了降低基站重传视频流的完成时间,针对视频流业务设计了一种D2D网络中基于可伸缩视频编码(Scalable Video Coding, SVC)的视频流缓存跨层网络编码重传方案。该方案首先采用SVC对视频流进行编码以应对终端处理能力的差异性,引入跨层网络编码搜寻最大独立集选取最佳的传输以及编码调度,减少完成时间。其次,针对多协作重传设备间的干扰问题,设计了最佳的资源调度算法,在给定发送设备集的前提下迭代优化设备的发送功率,在不增加完成时间的同时优化系统的吞吐量。仿真结果表明,所提出的方案能够有效地降低完成时延,减少重传次数,增加系统的弹性。     

网络编码入门

网络编码是一个新兴的研究领域。一般认为，2000年由Ahlswede，Cai等人撰写的研讨会论文的出版标志着网络编码的诞生。目前“网络编码”存在着几个能使用和已经使用的定义，本书作者采用了它的第三种定义，即网络编码是在分组网络节点上的编码，在分组网络中，数据被分成信息包，并且将网络编码应用在信息包上，或者更一般地说是在物理层之上编码。     

基于网络编码的流量感知路由协议研究设计

介绍了网络编码的基本理论及相关技术,详细分析了无线网络的基本架构和路由技术,在此基础上分析了无线网络中流量分布对网络编码的性能影响,进一步提出了基于网络编码的流量感知路由协议,并在AODV路由协议基础上对流量感知路由协议进行了研究设计。