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多速率感知的无线多跳网络信道分配

北京邮电大学学报 2012年第2期35卷 82-85页

作者：李保罡刘元安刘凯明刘媛北京邮电大学电子工程学院北京100876

为了减轻多速率共享问题对无线多跳网络造成的影响,结合路由选路过程中的报文广播,提出基于速率和网络流量进行信道分配的跨层设计方法.该方法提出容量代价函数,设计了信道分配优化模型,在保证新业务带宽需求的同时,降低新业务接入对原... 详细信息

为了减轻多速率共享问题对无线多跳网络造成的影响,结合路由选路过程中的报文广播,提出基于速率和网络流量进行信道分配的跨层设计方法.该方法提出容量代价函数,设计了信道分配优化模型,在保证新业务带宽需求的同时,降低新业务接入对原有业务的影响,在路由选路过程中实现速率和信道的同时优化.仿真结果表明,该方法使网络吞吐量获得很大提升,同时节省了大量协议开销.

关键词：无线多跳网络信道分配多速率跨层设计

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无线多跳网络视频流的联合源编码优化算法

计算机应用研究 2015年第4期32卷 1203-1206页

作者：高蕾曹建忠廖启亮惠州学院计算机科学系广东惠州516000 惠州学院电子科学系广东惠州516000 华南理工大学自动化科学与理工学院广州510641

由于网络媒体的共享性和不可靠性,对无线多跳网络中视频流的支持面临更大的技术挑战。研究了视频流优化问题并提出了一种联合源网络编码机制。该机制将视频流的源分段,并分为不同的世代,以达到视频流质量的最大化。算法首先分析世代规... 详细信息

由于网络媒体的共享性和不可靠性,对无线多跳网络中视频流的支持面临更大的技术挑战。研究了视频流优化问题并提出了一种联合源网络编码机制。该机制将视频流的源分段,并分为不同的世代,以达到视频流质量的最大化。算法首先分析世代规模对网络性能如源速率、编码效率和解码延时的影响,然后为了使源速率较大,在源端产生较多数据分组,并设计一种联合网络编码机制确定各个中间节点发送到网络中分组的最佳数量,使视频流的质量达到最高。仿真实验结果表明,在世代规模合适的情况下,使用所提联合源编码机制可以增强无线多跳网络视频流的性能。

关键词：视频流网络编码无线多跳网络联合编码

无线多跳网络中基于网络编码感知的路由算法研究

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无线多跳网络中基于网络编码感知的路由算法研究

作者：王宇重庆邮电大学

学位级别：硕士

在2000年,***等人首次提出了网络编码的理论。网络编码是一种新型数据传输方式,允许中间节点对数据进行编码后转发,增加单次转发的信息量,使网络吞吐量得到提高。但是在数据传输过程中学者们发现网络中的编码机会并没有被最大限度地利... 详细信息

在2000年,***等人首次提出了网络编码的理论。网络编码是一种新型数据传输方式,允许中间节点对数据进行编码后转发,增加单次转发的信息量,使网络吞吐量得到提高。但是在数据传输过程中学者们发现网络中的编码机会并没有被最大限度地利用。鉴于此,提出了编码感知技术,该技术能够在路由建立过程中把是否存在编码机会作为一个重要因素来考虑,通过主动探索、创造并利用网络中潜在的编码机会,使网络的吞吐量得到进一步的提高。将编码感知技术应用到无线多跳网络中能有效地提高网络的性能。本文以网络编码感知的无线多跳网络路由算法为研究核心,具体研究工作主要包含以下两个方面:第一,无线多跳网络中节点编码感知的机会转发路由协议研究;第二,基于网络编码感知的多路径路由协议研究。本文从这两个方面展开研究,完成的工作及成果如下:第一:针对现有考虑节点编码机会的编码感知路由协议Ex CAR(a coding-aware routing protocol termed extended coding aware routing)在无线链路不稳定的情况下转发节点集内的节点在计算编码机会时可能产生误判,以及在转发节点集内选择最优编码节点时需要交换大量的数据包缓存信息会导致较大的端到端时延和网络开销等问题,提出了一种基于节点编码感知的机会转发路由协议NAOFP(node network coding aware opportunistic forwarding routing protocol)。NAOFP协议通过引入基于侦听概率的附加ID信息添加、转发节点集的最优转发节点选择、数据包的高效缓存等新机制来解决Ex CAR存在的问题。利用OPNET仿真软件完成了算法的仿真实验,仿真结果表明,与ExCAR相比,NAOFP协议在网络吞吐量、平均端到端时延、编码包的解码成功率等方面的性能均得到了有效的改善。第二:针对现有网络编码感知的多路径路由协议CAMP(network coding-aware multi-path routing)在进行数据流量分配时,没有考虑到由于流经编码节点的数据流速率不匹配会造成编码性能下降和时延较大的问题,以及在CAMP中使用的是COPE编码机制,因不能发现两跳范围外的编码机会使网络编码机会得不到充分利用。为此,提出了一种以数据速率匹配为核心的编码感知多路径路由协议RACMP(rate adaptive coding-aware multipath routing protocol),该协议在数据流分配时,充分考虑流经编码节点的数据流速率大小,使编码节点达到最大程度的数据速率匹配,提高网络编码的性能。另外,该协议通过使用一种流间编码机会判断规则来扩大编码机会的探测范围。利用OPNET仿真软件完成了算法的仿真实验,仿真结果表明,与CAMP和AOMDV协议相比,RACMP协议提高了网络吞吐量和编码数据包的比例,降低了数据传输的平均时延。最后,总结全文并指出下一步的研究方向。

关键词：无线多跳网络网络编码编码感知机会转发速率匹配

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无线多跳网络性能仿真与研究

无线多跳网络性能仿真与研究

作者：牟建宏北京交通大学

学位级别：硕士

随着移动互联网的普及,无线网络服务将从目前的以话音服务为主逐渐向提供高速数据接入方向转变,传统的单跳网络结构面临一系列挑战,Mesh、Relay等分布式无线通信技术逐渐成为未来移动通信系统的重要支撑技术。面向下一代移动通信系统是... 详细信息

随着移动互联网的普及,无线网络服务将从目前的以话音服务为主逐渐向提供高速数据接入方向转变,传统的单跳网络结构面临一系列挑战,Mesh、Relay等分布式无线通信技术逐渐成为未来移动通信系统的重要支撑技术。面向下一代移动通信系统是一种具有部分基础设施网络支撑的分布式无线网络技术,将分布式无线通信技术的优势和蜂窝移动通信系统的优势相结合,为运营商提供一个可管理、可运营的、低成本的移动宽带通信系统。本论文主要研究基于蜂窝系统的无线多跳网络,根据无线多跳网络结构在整个系统中所处的位置以及功能的不同分为Mesh模式和中继模式两类,因此本文研究内容分为两部分。第一部分,建立Mesh模式无线多跳网络系统模型,并用C语言搭建了系统级仿真平台,在此基础上构建了采用动态调度树的Mesh模式无线多跳网络稳定传输的约束条件。基于约束条件,建立了最大化网络总吞吐量的线性优化模型,设计了分别以最大化网络总吞吐量和最大化最小可实现节点端到端吞吐量为目标的链路调度算法LS-MTNT和LS-MMET。最后对所设计算法进行了仿真评估,采用LS-MTNT算法使得最小可实现的端到端吞吐量为其上界的80%；算法LS-MME与贪婪算法相比,节点端到端吞吐量有50%以上的提高。第二部分,建立以LTE-A中继系统为代表的中继模式无线多跳网络系统模型,构建了带内和带外两种模式下用户与中继节点的干扰模型和资源分配模型,并用C语言搭建了系统级仿真平台。最后以用户SINR和吞吐量为指标仿真评估了3GPP中定义的Case 1和Case 3场景下,LTE-A中继系统的性能,定量的分析了不同网络场景下系统的性能差异,以及与无中继节点场景相比系统工作于各模式时获得的增益。

关键词：无线多跳网络 Mesh LTE-A 中继链路调度吞吐量

无线多跳网络中基于网络编码的背压调度和机会路由

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无线多跳网络中基于网络编码的背压调度和机会路由

作者：胡燕燕南京邮电大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术的发展,无线多跳网络逐渐为人类经济社会的发展和日常生活的便捷提供服务。然而,无线环境的不确定性造成了链路不可靠、吞吐量受限等问题,迫使人们不断寻求新的解决方案来改善网络性能。网络编码技术的诞生为人类优化... 详细信息

随着无线通信技术的发展,无线多跳网络逐渐为人类经济社会的发展和日常生活的便捷提供服务。然而,无线环境的不确定性造成了链路不可靠、吞吐量受限等问题,迫使人们不断寻求新的解决方案来改善网络性能。网络编码技术的诞生为人类优化无线网络性能提供了新的思路,它可以利用无线信道的广播特性,充分发挥编码优势。因此,网络编码在无线多跳网络中应用成为当前的研究热点,本论文将考虑网络编码在调度和路由方面的应用,围绕该研究课题,本文主要做了如下工作:(1)将网络编码应用于背压调度,提出了一种基于网络编码的背压调度方法(Backpressure scheduling method based on network coding,BP-NC)。在实际有干扰的无线网络中引入编码概率和编码门限的概念判断编码机会的好坏,利用网络编码图将有干扰模式与理想无干扰模式统一起来,使得基于网络编码的背压调度问题转变为求最大权重团问题。为了减小穷尽搜索最大权重团带来的计算开销,设计一种改进的搜索算法,仿真结果验证了应用网络编码可取得性能增益以及BP-NC算法的有效性。(2)将网络编码与机会路由结合,提出了一种基于网络编码的能耗感知机会路由协议(Energy-aware opportunistic routing protocol based on network coding,EAOR-NC)。针对网络能耗问题日趋严重,考虑在机会路由中以能耗为度量机制研究网络编码的优势,通过改进原始的Bellman Ford算法来设计仿真,并与单路径最短能耗路由ShortPath-NoNC、不考虑网络编码的机会路由EAOR-NoNC进行对比,研究表明应用网络编码技术可取得能耗性能增益。

关键词：无线多跳网络网络编码背压调度能耗机会路由

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无线多跳网络路由协议研究及应用

无线多跳网络路由协议研究及应用

作者：李强北京邮电大学

学位级别：硕士

步入21世纪以来,移动无线通信技术以及智能终端技术得到迅速发展,人们对更便捷、更高效、更高容量的无线网络的要求不断提高。无线多跳网络(无线Ad Hoc网络、无线mesh网络、无线传感器网络)以其多样的网络种类,立体化的组网方式,已经在... 详细信息

步入21世纪以来,移动无线通信技术以及智能终端技术得到迅速发展,人们对更便捷、更高效、更高容量的无线网络的要求不断提高。无线多跳网络(无线Ad Hoc网络、无线mesh网络、无线传感器网络)以其多样的网络种类,立体化的组网方式,已经在环境保护、无线宽带接入以及关系国计民生的各个行业中得到了初步应用。由于无线多跳网络往往是通过多个无线节点的形式自组织成网络,无线通信节点受到能量、无线通信模块、传输带宽、以及所处环境等多方面的影响,往往在大数据传输或者环境干扰时发生高频繁链路断裂,从而影响到人们对无线多跳网络通信的期望。因此针对当前无线多跳网络现状,研究在现实环境中能够保证有效稳定进行数据传输的无线多跳路由协议,并在此基础上实现一套实用的基于嵌入式技术的音视频采集传输播放系统具有重要的实际意义。本文首先概述了无线多跳网络的概念以及分类,并分析了无线多跳网络在当今社会中的发展前景和应用领域。以无线多跳网络中的典型代表即无线Ad Hoc网络的路由协议为切入点,对无线Ad Hoc网络组网特点以及路由协议进行分类,并介绍了AODV路由机制过程。其次,在Linux下实现了AODV路由协议,并将其移植到了基于ARM11微处理器的TOP6410开发板上。并进行了测试,根据对测试结果的分析,提出了无线多跳网络中基于邻居节点筛选的hello-ack机制,并对AODV路由协议进行了改进。同时设计并实现的基于无线多跳网络的音视频采集传输播放系统,用于对无线多跳网络路由协议性能的测试,测试结果表明改进的路由协议满足设计要求。

关键词：无线多跳网络 Linux AODV 邻居节点筛选 hello-ack

无线多跳网络的拥塞控制——效率、公平与资源分配

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无线多跳网络的拥塞控制——效率、公平与资源分配

作者：姜峰华中科技大学

学位级别：硕士

无线多跳网络(Wireless Multihop Networks)的兴起引起了人们对其中资源分配问题的关注。在整个协议栈中,传输层协议负责端到端速率控制,实质上是对资源进行分配。效率与公平是资源分配关注的问题。传输层传统的协议,如TCP等,由于缺乏... 详细信息

无线多跳网络(Wireless Multihop Networks)的兴起引起了人们对其中资源分配问题的关注。在整个协议栈中,传输层协议负责端到端速率控制,实质上是对资源进行分配。效率与公平是资源分配关注的问题。传输层传统的协议,如TCP等,由于缺乏中间节点的信息而往往采取过于保守或过于激进的策略,在无线多跳网中面临效率与公平两方面的问题。现存其他针对无线多跳环境的传输层协议,大多未考虑此环境中共享信道这一特性,因此多注重信道利用效率的提高,对资源的分配往往有失公平。另一方面,现存的传输层协议未考虑无线多跳网下层协议,如MAC协议和路由协议的行为,使传输层协议与下层协议间配合不佳,大大降低系统性能。根据节点移动性,无线多跳网分为MANET和Mesh两类。本文结合无线Mesh网络共享信道特性和其中现有协议,利用Proportional Fairness框架,对无线多跳网中拥塞控制问题进行建模,并在所得模型的分布式解法的基础上提出了一个全新的传输层算法和协议框架:WAXP(Wireless Ad-hoc Xport Protocol),以改善现有协议组合的不公平资源分配状况。基于跨层设计的理念,通过邻域信令机制和转发节点的显式反馈,WAXP发端、转发节点和收端合作完成拥塞控制,在高效分配资源的同时减轻了各节点在MAC层的竞争激烈程度。此外,WAXP将所需控制信息包含在专用的包头中,无需转发节点维护每流信息,增强了协议的扩展性。大量仿真数据表明,在不失较高资源利用效率的情况下,WAXP较好地适应无线多跳网络MAC层IEEE 802.11 DCF协议和DSR路由协议的特性,减低邻居节点间发生碰撞的概率,显著减少了路由断裂的发生。从性能上说,WAXP享有较低的数据包丢失和端到端延迟,在多个竞争者之间较为公平地分配带宽资源,提高了网络的可用性(Availability),因此具有一定实用价值。

关键词：算法协议公平性模型拥塞控制无线多跳网络分布式系统服务质量

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无线多跳网络可靠性评估方法研究

计算机工程与应用 2015年第5期51卷 88-91,192页

作者：邹青丙何明王琰雷冬青解放军理工大学指挥信息系统学院南京210007 解放军第61研究所北京710004 解放军理工大学通信工程学院南京210007 南京军区司令部作战指挥综合保障室南京210007

无线多跳网络的复杂性、动态性和移动性等特点,使传统网络可靠性评估方法不能直接迁移使用。针对无线多跳网络可靠性分析和量化等问题,对近年有关无线自组织网络、无线传感器网络和无线Mesh网络3种典型无线多跳网络可靠性研究按可靠性... 详细信息

无线多跳网络的复杂性、动态性和移动性等特点,使传统网络可靠性评估方法不能直接迁移使用。针对无线多跳网络可靠性分析和量化等问题,对近年有关无线自组织网络、无线传感器网络和无线Mesh网络3种典型无线多跳网络可靠性研究按可靠性评估算法、网络可靠性协议、网络可靠性设计3个递进的层面分别进行了全方位剖析,并结合物联网应用环境,对无线多跳网络可靠性研究的发展趋势进行了展望。研究工作有助于指导网络设计,提升网络的可靠性及部署能力。

关键词：无线多跳网络可靠性评估网络可靠性

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无线多跳网络Geocast多播协议的研究

无线多跳网络Geocast多播协议的研究

作者：马长青电子科技大学

学位级别：硕士

无线多跳网络具有无基站,无中心控制,网络节点随意移动等特点。Geocast多播协议(基于位置信息多播协议)是一种基于方向性投递的无线多播路由协议,具有数据冗余度低,时延小等优点,因而受到了业界的广泛重视。现有Geocast协议能较好的实... 详细信息

无线多跳网络具有无基站,无中心控制,网络节点随意移动等特点。Geocast多播协议(基于位置信息多播协议)是一种基于方向性投递的无线多播路由协议,具有数据冗余度低,时延小等优点,因而受到了业界的广泛重视。现有Geocast协议能较好的实现区域转发,利用转发区域来抑制部分节点转发数据包,减小数据冗余。但当网络中节点较为密集,现有Geocast协议存在数据冗余度较高,信道竞争较大,造成了数据丢包率较大,数据包转发次数较多,增加了端到端的时延。为了减少端到端的时延和数据冗余度,本文提出改进的GeoGRID协议。改进型GeoGRID协议设计了合理尺寸的网格,并设计了网格的建立策略。本文设计了网格的网关选取算法,在转发区内,网格选取距离网格中心最近的节点为网关。在目的区域内,提出了判断边缘网关的方法和目的区的边缘网格多网关选择算法。并重点分析了节点在网格间的切换过程(包括节点所在原来网格的交互流程和新加入网格的交互流程),通过网格切换使改进型GeoGRID协议实现了基于网格的节点管理。本文基于GeoGRID协议提出了两种新的GeoGRID改进协议:即GeoGRID-LBM协议和基于两跳信息的A-GeoGRID (Advanced GeoGRID)协议。GeoGRID-LBM协议结合了现有GeoGRID协议和LBM-2协议的优点,采用向距离目的区中心最近的网关节点投递数据的路由转发算法,这种算法具有较强的方向性,减少了端到端的时延。A-GeoGRID协议利用网关节点掌握两跳网关节点邻居的信息,向距离目的区中心最近的两跳网关节点方向投递。这有利于增强数据包转发方向性,减少信道竞争和回退概率,从而减少数据端到端的时延,同时降低数据冗余,提高了协议在稀疏网络的稳定性。最后,本文采用OPNET进行协议仿真,仿真实验表明,改进协议明显减少了数据冗余度,降低了数据冲突率,端到端延时也明显缩短。

关键词：无线多跳网络多播 Geocast 网格