基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無(wú)線傳輸技術(shù)研究.pdf

1、隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟及針對(duì)傳輸質(zhì)量要求的不斷提高，如何保證無(wú)線鏈路的可靠性和安全性、提高現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源的利用率已成為當(dāng)今無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信研究的重要課題之一。 網(wǎng)絡(luò)編碼是一種融合編碼和路由的信息交換技術(shù)，傳輸路徑上的節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的多個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行編碼融合后進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，目的節(jié)點(diǎn)可以依據(jù)相應(yīng)編碼系數(shù)進(jìn)行解碼還原傳輸?shù)脑夹畔ⅰＳ捎跓o(wú)線鏈路的廣播傳輸特性和不可靠性，近年來(lái)將網(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用于提高無(wú)線傳輸效率和安全可靠性方面的研究正在成為熱點(diǎn)。本

2、文主要針對(duì)無(wú)線傳輸中的鏈路可靠性、安全性及優(yōu)化無(wú)線路由傳輸?shù)饶繕?biāo)，研究了基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無(wú)線廣播重傳策略、基于隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼的分批重傳策略、基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無(wú)線惡意篡改檢測(cè)方法和結(jié)合網(wǎng)絡(luò)編碼的無(wú)線路徑代價(jià)衡量方法。 本文首先對(duì)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼無(wú)線傳輸技術(shù)的研究作了綜述，對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼的基本概念和定義作了說(shuō)明，對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼在無(wú)線傳輸技術(shù)中的應(yīng)用作了歸類和分析，指出了應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼的無(wú)線傳輸技術(shù)的研究現(xiàn)狀、動(dòng)態(tài)和存在的問(wèn)題。 本文的主體部

3、分研究了無(wú)線傳輸技術(shù)中的可靠性與安全性問(wèn)題。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)編碼思想，針對(duì)傳輸可靠性中的廣播重傳問(wèn)題和傳輸安全性中的惡意篡改檢測(cè)問(wèn)題進(jìn)行了擴(kuò)展和分析。 針對(duì)傳統(tǒng)無(wú)線廣播重傳策略信道占用率較高、重傳次數(shù)較多的問(wèn)題，提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的廣播重傳策略。該策略分析了不同丟失包進(jìn)行編碼組合重傳的可解性條件，提出了具有實(shí)際可用性的網(wǎng)絡(luò)編碼重傳算法和重傳實(shí)現(xiàn)機(jī)制。通過(guò)模擬測(cè)試結(jié)果表明，與逐個(gè)重傳的傳統(tǒng)策略相比，新策略有效地減少了信息包的平均傳輸次

4、數(shù)，提高了重傳效率。同時(shí)，針對(duì)新策略在較高鏈路丟包率下的重傳性能下降問(wèn)題，引入了重傳再丟失處理策略和發(fā)送序列排序策略進(jìn)行改進(jìn)，有效的改善了較高鏈路丟包率下的重傳性能。 針對(duì)基于網(wǎng)絡(luò)編碼的廣播重傳策略處理延時(shí)較小但不能達(dá)到重傳性能最優(yōu)性的問(wèn)題，提出了一種基于隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼的分批重傳策略，該策略對(duì)傳輸信息包分批進(jìn)行重傳處理，源節(jié)點(diǎn)通過(guò)反饋記錄下每個(gè)批次的各個(gè)接收節(jié)點(diǎn)丟包數(shù)，按照隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼的方法編碼組合最大丟包數(shù)個(gè)線性編碼包廣

5、播重傳；接收節(jié)點(diǎn)采用運(yùn)算編碼線性組合的方法獲得信息包數(shù)據(jù)。盡管該策略需要對(duì)批次內(nèi)的信息包進(jìn)行延時(shí)等待，但重傳性能可以達(dá)到每個(gè)信息包批次內(nèi)的重傳最優(yōu)性。 針對(duì)無(wú)線惡意篡改檢測(cè)問(wèn)題，提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)惡意篡改檢測(cè)方法，該方法不依賴額外硬件和密鑰，其核心思想是利用網(wǎng)絡(luò)編碼互換傳輸?shù)奶匦詫?duì)節(jié)點(diǎn)傳輸信息包進(jìn)行鄰居節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證，通過(guò)簡(jiǎn)單的異或和散列運(yùn)算判斷出數(shù)據(jù)包是否被相鄰節(jié)點(diǎn)修改或者偽造，同時(shí)通過(guò)編碼可以達(dá)到一次發(fā)送雙向傳輸?shù)哪?/p>

6、的。分析結(jié)果表明，新的檢測(cè)方法能夠以較高的概率檢測(cè)出篡改和偽造，達(dá)到孤立惡意節(jié)點(diǎn)的目的。 本文進(jìn)一步研究了結(jié)合網(wǎng)絡(luò)編碼的無(wú)線路由優(yōu)化問(wèn)題。提出了一種結(jié)合網(wǎng)絡(luò)編碼的路徑代價(jià)衡量方法，該方法利用流量參數(shù)反映網(wǎng)絡(luò)編碼對(duì)信息流的“搭乘”影響，能夠較好地體現(xiàn)節(jié)點(diǎn)編碼對(duì)路徑上的傳輸次數(shù)的影響。基于該衡量方法，進(jìn)一步提出了一種無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)合網(wǎng)絡(luò)編碼的無(wú)線按需路由協(xié)議，并對(duì)該協(xié)議的具體路由過(guò)程和傳輸性能進(jìn)行了模擬測(cè)試和分析。分析結(jié)果表