基于网络编码的无线自组织网络数据传输性能研究

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传统的无线自组织网络通信中,组成无线自组织网络的中间节点主要负责接收相邻节点发送的数据信息,然后将接收的数据信息进行存储与转发。由于无线自组织网络通信具有不稳定性的特点,链路及链路中的节点存在多变性,与有线网络相比,数据包传输效率较低。通过在无线自组织网络数据传输中运用网络编码,链路中间网络节点接收相邻节点发送的数据信息后,对转发的数据信息选择性的执行编码操作,颠覆了传统无线自组织网络数据信息传输技术采用的存储-转发的通信模式,使得无线自组织网络数据传输可以达到组播网络通信的吞吐量。因此,将网络编码技术应用到无线自组织网络数据通信技术中,可以较大地提升网络的数据吞吐量,提高网络传输数据信息的效率,针对无线自组织网络具有不稳定性,导致数据包传输过程中产生丢包的现象,具有一定的缓解作用。然而网络编码技术在无线自组织网络中的高效运用及相关新协议的设计与实现对网络数据传输性能都具有较强的依赖。因此,在当前无线自组织网络数据通信中,数据传输性能制约了网络编码技术及相关新协议的进一步发展。本文将基于无线自组织网络通信中数据传输性能的分析方法及优化技术上面临的两个关键问题展开研究,并提出相应的解决方案。(1)针对无线自组织网络数据传输路径进行研究,提出了一种基于网络编码的多路径数据传输策略。在无线自组织网络中信源节点借助多路径路由发现技术构建属于不同信宿节点的数据传输路径集。当信源节点向信宿节点转发数据时,信源节点在路径集中选取多条合适的路径同步转发数据包进行无线自组织网络数据通信,极大的降低了单一链路数据传输的传输时延。此外,在多路径数据传输过程中,信源节点对需要传输的数据执行预编码操作,信宿节点对接收的所有数据执行译码操作。对于不同路径集下的共用链路部分,在共用链路的开始节点处,对来自不同信源节点的数据包执行编码操作,在共用链路的最后一个节点处执行译码操作,将译码获得的不同数据包按照包头记录的信息依次广播发送到相应的信宿节点。最后,通过NS-2仿真平台,搭建一个支持网络编码的多路径数据传输的网络原型对所提出的策略进行验证。实验表明,通过该策略的使用,降低了数据在无线自组织网络中的传输时延,减小了数据包重传次数,明显地提升了无线自组织网络对数据传输的效率。(2)针对无线自组织网络数据传输过程中,网络节点运用编码技术对接收的数据信息执行编码的效率进行研究,提出了一种网络节点数据发送速率控制策略,在该策略中,组建成无线自组织网络链路的各网络节点接收相邻节点转发的数据信息后,自适应的选取合适的数据发送速率对数据执行转发操作。这样,在无线自组织网络数据传输的一定时间间隔内,链路共用节点侦听并接收来自不同链路转发的数据信息量相近,此时共用节点对接收的数据信息执行数据编码操作的机率和效率达到最优。借助网络编码机速率控制策略,能够有效减少无线自组织网络通信链路中数据传输量,增加了网络传输的容量,提高网络传输数据的性能。在理论分析后,借助NS-2模拟环境进行仿真实验。实验结果验证了本策略能够有效的增加网络节点对接收来自不同链路数据的编码效率,降低了信道中数据的传输量,提高无线自组织网络的数据传输的性能。
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