【文章內(nèi)容簡介】 般在 30 左右甚至更高 Rayanchu Shravan Sen Sayandeep Wu Jianminq et a l 2020 因此以上 提出的典型協(xié)議不能很好的適應 于這種丟包率較大的網(wǎng)絡為了解決這個問題我們提出了新型的線性網(wǎng)絡編碼 4 和雙重解碼的機制 本文的研究內(nèi)容和目標為通過分析 MAC 層各種典型協(xié)議和網(wǎng)絡編碼協(xié)議 在 DCF 退避機制和網(wǎng)絡編碼解碼等方面進行優(yōu)化改進從而提高編碼和解碼 效率提高網(wǎng)絡吞吐量并能適用于網(wǎng)絡丟包率高的網(wǎng)絡環(huán)境 擬采用的研究方案如下 針對 80211 MAC 層 DCF 的二進制 退避算法存在的問題即不能動態(tài)適 應網(wǎng)絡環(huán)境的變化擬考慮將網(wǎng)絡丟包狀況引入退避和延遲時間的計算 上來使得數(shù)據(jù)幀的傳輸能夠根據(jù)網(wǎng)絡鏈路狀況的變化而動態(tài)的調(diào)整 避免擁塞的產(chǎn)生和資源的浪費 提出一種新型的編碼和解碼方案編碼包的形成采用隨機線性編碼策 略充分利用編碼包的冗余特性并且采用線性編碼和機會轉(zhuǎn)發(fā)策略相 結(jié)合創(chuàng)造更多的編碼機會在解碼過程中采用雙重解碼策略提高解 碼成功率首先采用 普通的 overhead 包進行解碼解碼失敗后再采用編 碼緩存里面線性獨立的兩個編碼包解碼如果仍然解碼失敗則放棄此編 碼包處理下一個編碼包 通過對 MAC 層退避算法的優(yōu)化能夠使得數(shù)據(jù)幀的傳輸自適應各種網(wǎng)絡拓撲 和網(wǎng)絡的動態(tài)變化采用新型的編碼和解碼策略既能夠適應丟包率較低的環(huán)境 也能夠適應丟包率較高的網(wǎng)絡狀況通過提高編碼和解碼成功率大大提高網(wǎng)絡吞 吐量 14 本文結(jié)構(gòu)和安排 本文結(jié)構(gòu)組織如下 第 1 章 緒論首先介紹了本 文研究無線 Mesh 網(wǎng)絡優(yōu)化問題的重要意義 其次通過分析近年來國內(nèi)外研究現(xiàn)狀得出各自優(yōu)缺點最后提出了本文的研究內(nèi) 容和實現(xiàn)目標 第 2 章 相關工作研究主要介紹了無線 Mesh 網(wǎng)絡的特點和研究現(xiàn)狀以 及采用圖論的思想對網(wǎng)絡編碼進行分析的理論模型和 DCF 機制的二進制指數(shù)退 避算法的原理和缺陷所在 第 3 章 線性網(wǎng)絡編碼設計及實現(xiàn)首先介紹了網(wǎng)絡編碼方式實現(xiàn)方式和典 型協(xié)議存在的優(yōu)缺點然后基于優(yōu)缺點分析提出了新型線性網(wǎng)絡編碼應用設計及 實現(xiàn)詳細介紹了我們提出 的新型線性網(wǎng)絡編碼和雙重解碼機制并詳細描述了 中間轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的選擇策略中采用的新的退避機制 第 4 章 仿真分析通過 NS2 仿真實驗比較吞吐量和解碼率等性能指標 5 驗證我們提出的方法的有效性和可行性 第 5 章 結(jié)束語對本文研究內(nèi)容做出最后總結(jié)和展望 6 第 2 章 相關工作研究 21 無線 Mesh 網(wǎng)絡 WMN 作 為 一 種 新 型 的 寬 帶 無 線 網(wǎng) 絡 結(jié) 構(gòu) 無 線 Mesh 網(wǎng)絡 WMN 不僅是一種 高容量的網(wǎng)絡而且是一種高速率的分布式網(wǎng)絡和傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡與無線網(wǎng)絡有 著很大的不同 WMN 具有它自身獨特的優(yōu)點基于它是一種可以解決 最后 一 公 里 網(wǎng) 絡 接 入 瓶 頸 問 題 的 方 案 WMN 被 寫 入 了 IEEE 80216 Wi 無 線寬帶接入網(wǎng)絡標準中并且也被納入到了 IEEE80215 Mesh 和正在制定的 IEEE80211s Mesh 標準之中并且在技術特點方面 WMN 將成為未來無線城 域網(wǎng) WMAN 核心網(wǎng)的一種極其理想的組網(wǎng)方式極有可能挑戰(zhàn) 3G 技術成 為構(gòu)建 B3G4G 的潛在技術之一也是迄今為止唯一的一種建設商用移動 Ad hoc 網(wǎng)絡的可行技術 Fowler T 2020 Whitehead P 2020 Rayner K 2020 Tabata K Kishi Y Konishi S et al 2020 Kishi Y Konishi S Nanba S et al 2020 方 旭明 2020 方旭明何蓉 2020 傲丹方旭明馬忠建 2020Akyildiz I F Wang X D Wang W L 2020 Bennington R W deClaris N 1990 概括來看無線 Mesh 網(wǎng)絡主要有以下幾個特點 Fowler T 2020 Whitehead P 2020 Rayner K 2020 Tabata KKishi Y Konishi S et al 2020 Bennington R W deClaris N 1990 它是一種多跳無線網(wǎng)絡并且支持 Ad hoc 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)具 有自愈和自組織能力網(wǎng)絡的移動性取決于節(jié)點的類型網(wǎng)絡有多種接入方式 既能支持回程到因特網(wǎng)的接入也能夠支持端到端方式的通信與現(xiàn)有無線網(wǎng)絡 具有很好的兼容性和互操作性等 針對以上對無線 Mesh 網(wǎng)絡特點的分析 WMN 的研究和設計改進需要沿 用一些成功的技術也需要進一步的創(chuàng)新和發(fā)展 22 網(wǎng)絡編碼的數(shù)學模型 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)對網(wǎng)絡性能起著非常重要的作用傳統(tǒng)網(wǎng)絡大部分都是轉(zhuǎn)接式 的從交換的類型來看可以分為電路交換和分組交換從連接類型來看又可 分為面向連接的和面向無連接的兩大類由于網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)是由網(wǎng)絡節(jié)點和鏈路 組成的故可以抽象為圖論問題進行研究張敬 2020 7 圖論基礎分 析 圖 VC 是由端集 v v v 1 2 E n e 和邊集 e e 1 2 m 組成的記為圖 C V R E 邊集 E 是端集 V 中兩個元的關系 R V V E → 每個 e E ∈ 所對應的 v 和 v r i j 稱為與 e 有關聯(lián)的端存在 e 的兩個端稱為鄰接端當 v 對 v 并且 v 對 v 有某種 r r i j j i 等價關系時就稱該圖 C 為無向圖反之則稱為有向圖當集合 V 和 E 都是 有限集時所構(gòu)成圖被稱為有限圖否則就稱圖 C 為無限圖實際中所遇到的 基本都是有限圖圖又分為有權(quán)圖和無權(quán)圖 對端和邊賦予某些數(shù)值得圖稱為有 權(quán)圖邊或端上所賦的值稱為權(quán)值 我們采用幾何圖形來表達圖的具體含義首先需要定義幾個常用術語我們 用 s 個點來代表端集 V 中的 s 個元素而用 t 條連線表示邊集 E 中的 t 個元素 在無向圖中邊是無方向的連線而在有向圖中我們用帶箭頭的連線表示不可 逆性的端與端之間的關系 在圖論中若圖 C 的端集 V 和邊集 E 分別為圖 G 的端集和邊集的子集則 稱圖 C 是 G 的子圖圖 C 為圖 C 的真子圖的條件如下 C G 但 C≠ G 端的次數(shù)是與某端相關聯(lián)的邊的個數(shù)的總和可記為 d v 有向圖中內(nèi) i d v 可以用射入或進入 v 的邊的個數(shù)表示外向次數(shù) d v 可以用離開 向次數(shù) i i i 或從 v 射出的邊的個數(shù)來表示則 vd 的總次數(shù)表示為 v d v d v 我們 i i i i i 稱內(nèi)向次數(shù)等于零的節(jié)點為源端外向次數(shù)等于零的節(jié)點則稱為宿端 邊序列是指有限個數(shù)條邊的串序排列 中的一種排列方式若相鄰的兩條邊含 有公共端則在邊序列中如果其中的某一條邊可以重復出現(xiàn)在此邊序列中則 其一端也能夠重復出現(xiàn)我們用圖 21 中簡單例子進行介紹其中整個圖中的 e e e e e e 就是一個邊序列鏈是邊序列的特殊表示形式鏈是不包含重 1 3 5 4 3 6 復邊的邊序列即鏈中每一條邊能且僅能出現(xiàn)一次通常提及的鏈指的是開鏈 e 21e e 中的 e e 是一條 v 到 v 的 即 起 點 和 終 點 不 是 同 一 個 端 的 鏈 如 圖 1 3 5 4 2 1 3 鏈而且端 v2 在此邊序列中總共經(jīng)過了兩次 8 V2