基于網(wǎng)絡編碼的無線路由算法研究.pdf

1、無線網(wǎng)絡相對于有線網(wǎng)絡在很多資源和性能方面受到約束，例如：有電池供應電量的節(jié)點能量有限，節(jié)點的存儲容量和計算能力受到制約，通信能力相對下降等。無線網(wǎng)絡鏈路的物理層廣播特性和不可靠性為網(wǎng)絡編碼的產(chǎn)生奠定了基礎條件，網(wǎng)絡編碼在傳統(tǒng)的節(jié)點存儲-轉發(fā)模式的基礎上給節(jié)點增加了可以加工數(shù)據(jù)后再轉發(fā)的功能，極大的提高了網(wǎng)絡吞吐量。為了充分利用網(wǎng)絡編碼的思想增加網(wǎng)絡編碼的機會，編碼感知路由算法應運而生。一系列基于被動等待編碼機會的網(wǎng)絡編碼和主動尋找編碼

2、機會(編碼感知)的路由協(xié)議研究都開展而來，將無線網(wǎng)絡受限的資源和網(wǎng)絡編碼考慮在一起設計出一種合理有效的無線網(wǎng)絡路由協(xié)議能夠有效改善無線網(wǎng)絡性能。
　　 由電池供應電量的無線網(wǎng)絡受能量因素的制約，通信過程中數(shù)據(jù)需要通過作為路由的中間節(jié)點進行傳輸，部分節(jié)點電量耗盡不僅致使節(jié)點本身不能正常工作，而且可能因為缺少中繼的中間節(jié)點造成整個網(wǎng)絡的分割，嚴重時將導致大部分生存下來的節(jié)點之間不能相互通信，所以這些中間節(jié)點的能量消耗對整個網(wǎng)絡的生存

3、有很大的影響。本文從延長網(wǎng)絡生存時間的目的出發(fā)，設計出一種能將能量和編碼機會結合在一起的度量機制，提出了一種能量優(yōu)化的編碼感知路由協(xié)議COER(Coding-aware based Optimal Energy Routing)，利用能量門限值以及相對剩余能量來均衡網(wǎng)絡節(jié)點能量的消耗，同時用網(wǎng)絡編碼來減少能量的消耗，并將兩者統(tǒng)一來實現(xiàn)網(wǎng)絡能量的優(yōu)化。將這種機制運用在編碼感知路由協(xié)議中來提高網(wǎng)絡吞吐量，減少能量的消耗。Matlab仿真實驗

4、結果表明：COER能夠減少傳輸能耗，均衡網(wǎng)絡能量消耗，延長網(wǎng)絡生存時間。
　　 在實際的網(wǎng)絡編碼中，每個節(jié)點都緩存?zhèn)陕牷蛘咿D發(fā)的數(shù)據(jù)包在一個緩沖區(qū)(稱為解碼緩沖區(qū))中，并根據(jù)緩存在解碼緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)包判斷是否能夠執(zhí)行網(wǎng)絡編碼功能。目前對網(wǎng)絡編碼路由協(xié)議的研究大部分都是假設節(jié)點緩沖區(qū)足夠大的。但在實際網(wǎng)絡中，緩沖區(qū)的大小是有限的，較小的緩沖區(qū)會導致網(wǎng)絡編碼機會的丟失，減少網(wǎng)絡編碼機會。將理論研究的路由協(xié)議應用到實際網(wǎng)絡中并不能達到

5、理論上的效果，甚至會降低網(wǎng)絡性能。從無線網(wǎng)絡受緩沖區(qū)有限因素制約的角度出發(fā)，讓緩沖區(qū)得到合理有效的利用才是切實可行的。為了合理的利用緩沖區(qū)，提高網(wǎng)絡編碼性能，本文介紹兩種緩沖區(qū)管理的方法：一跳編碼網(wǎng)絡中解碼緩沖區(qū)選擇性緩存方法SCDBO(the Selective Caching Method of DecodingBuffer in One-hop Coding Network)和基于源路由的多跳編碼感知網(wǎng)絡中解碼緩沖區(qū)選擇性緩存方法

6、SCDBM(the Selective Caching Method of Decoding Buffer in Multi-hopCoding-Aware Network based on Source Routing)。這兩種方法都能讓節(jié)點根據(jù)編碼條件選擇能夠參與編碼的包進行緩存，避免了緩沖區(qū)空間的浪費。仿真實驗結果表明：SCDBO相對于COPE，SCDBM相對于DCAR能夠充分利用解碼緩沖區(qū)提高網(wǎng)絡吞吐量。
　　 本文除了