无线Mesh网络中网络编码技术的研究硕士学位论文.docx

无线Mesh网络中网络编码技术的研究硕士学位论文.docx

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无线Mesh网络中网络编码技术的研究硕士学位论文

学科门类：

工学分类号：

TN925

单位代码：

10293密级：

公开

硕士学位论文

论文题目：

无线Mesh网络中

网络编码技术的研究

南京邮电大学学位论文原创性声明

本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

研究生签名：

日期：

南京邮电大学学位论文使用授权声明

南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。

本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。

除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。

论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生部办理。

研究生签名：

导师签名：

日期：

南京邮电大学

硕士学位论文摘要

学科、专业：

工学信息与通信工程

研究方向：

无线通信与信号处理技术

题目：

无线Mesh网络中网络编码技术的研究

英文题目：

Researchonthetechnologyofnetworkcoding

inWirelessMeshNetworks

主题词：

无线Mesh网络COPE编码编码增益

混合网络编码吞吐量效率

Keywords:

WirelessMeshNetworks,copecoding,codegain,

hybridnetworkcoding,throughputefficiency

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

摘要

2000年，香港中文大学的Ahlswede等人率先提出了网络编码这一概念，该理论通过允许通信网络中间节点在转发信息前，对输入信息流进行编码来实现网络多播容量的极限，打破了通信网络中中间节点传统的功能——简单路由，即只负责接收信息的复制与转发，从而充分挖掘了网络潜在的能力。

研究表明，网络编码除了能够提高系统的容量外，在数据压缩、负载均衡、降低节点能量消耗、减少传播时延、提高网络健壮性及信息安全等方面都有重要的应用前景。

本文作者主要对网络编码在无线Mesh网络中的应用进行了关键技术研究。

本文首先对COPE网络编码进行理论分析，指出了其不足，并依此构造了一个特殊无线Mesh网络拓扑结构，提出一种新的编码算法。

该算法依据在无线组播网络中，仅需要在进入中继节点的链路进行编码，进入目标节点的链路直接路由选择就可以达到网络编码所能够达到的容量的结论，通过构造一个虚拟源节点，从而允许与目的节点相连接的中继节点收到数据包后直接路由选择。

理论和仿真验证了该新算法有效地减少了原始数据包传输的次数，从而提高了以网络编码增益来衡量的网络吞吐量。

我们还介绍了2个接收节点模型的混合编码的组播吞吐量效率，并进一步分析得出了有中继节点协作情况下，HARQ和NC-HARQ两种技术的吞吐量效率，并将COPE编码方式应用到混合编码。

仿真验证了有协作的组播HARQ和NC-HARQ分别比直接组播网络HARQ和NC-HARQ以及有协作的组播ARQ和NC-ARQ吞吐效率更高，从而改善了网络的质量。

关键词：

无线Mesh网络；COPE编码；编码增益；混合网络编码；吞吐量效率

Abstract

TheconceptofnetworkcodingwasputforwardbyAhlswedeetal,in2000.Intraditionalinformationprocessingmethodcalledrouting,theintermediatenodesinthenetworkjustrespondforcopyingandforwardingtheinformation.Throughpermittingtheintermediatenodescodetheinputinformationflowbeforeforwarding,networkcodingcanrealizethehigh-pointofnetworkmulticastcapacity.Studyshowsnetworkcodingcannotonlyincreasethenetworkcapacity,butalsohaveanimportantapplicationprospectinthefieldofdatacompression,loadbalance,reductionofenergyconsumptionandpropagationdelay,enhancementofnetworkrobustness,informationsecurityandetal.Wemainlymakeresearchesontheapplicationofnetworkcodinginwirelessmessnetworks.

Basedonthetheoryandperformanceofcope,anewnetworkcodingalgorithmforwirelessmeshnetworksisproposedforaspecifictopology.Thenewalgorithmallowsintermediaterecipientswhichlinkwiththedestinationsto,forwardcodedpacketsbyconstructingavirtualsourcenodefortheconclusionthatthesamemulticastcapacitycanbeachievedbyapplyingnetworkcodingonlyonthelinksenteringrelaynodes.Theresultshowthatthenewalgorithmwillreducethenumberoftheoriginaldatapackettransmission,therebycanincreasethenetworkthroughput（measuredbynetworkcodinggain）.

Considerthetopologyconsistingofonesource,twodestinations,weanalyzethemulticastthroughputefficiencyofhybridnetwork,andputforwardHARQandNC-HARQmulticastthroughputefficiencyinthecaseofarelaynode.TheoryandsimulationofmulticastHARQandNC-HARQthroughputismoreefficientthanthedirectmulticastnetwork,therebyimprovethequalityofthenetwork.

KeyWords:

WirelessMeshNetworks;copecoding;codegain;hybridnetworkcoding;throughputefficiency

缩略语一览

IDIdentity序列号

ACKAcknowledge确认应答

APAccessPoint接入点

ARQAutoRepeatRequest自动请求重传

BSBaseStation基站

CRCCyclicalRedundancyCheck循环校验码

DASDistributedAntennaSystem分布式天线系统

ETXExpectedTransmissionCount期望传输次数

FECForwardErrorCorrection前向纠错

FIFOFirstInputFirstOutput先进先出系统

HARQHybridAutoRepeatRequest混合自动请求重传

LCMLinearCodeMulticast线性编码多播算法

MANETMobileAdhocNetwork移动Adhoc网络

NAKNegativeAcknowledge否定应答

NCNetworkcoding网络编码

PSTNPublicSwitchedTelephoneNetwork公共交换电话网络

QDMAQuadraDivisionMulti-Access正交分割多址接入

SEPSymbolErrorProbability误码率

TCPTransmissio