無線網絡編碼技術的論文
無線網絡編碼技術的論文
無線網絡編碼技術可以提高網絡的吞吐量，平衡網絡中的負載，延長網絡壽命。由于無線中繼技術和無線網絡編碼技術都有各自的優(yōu)點并且可以結合起來使用。以下是學習啦小編為大家整理到的無線網絡編碼技術的論文，歡迎大家前來閱讀。
無線網絡編碼技術的論文一：
1網絡編碼技術與傳統(tǒng)網絡的差異
在傳統(tǒng)的計算機網絡數(shù)據(jù)傳輸過程中，要借助路由器進行數(shù)據(jù)傳遞，根據(jù)數(shù)據(jù)的目標地址，路由器將數(shù)據(jù)包向各個鏈路發(fā)送。由于沒有統(tǒng)一的安排和協(xié)調，在同一鏈路中會出現(xiàn)很多數(shù)據(jù)包，必須排隊等待通過的情況，這就制約了計算機網絡的傳輸速度和效率的提升。2000年，新型網絡編碼技術一經出現(xiàn)就得到了廣泛關注。網絡編碼技術著力解決的問題是有效地將同時到達路由器的數(shù)據(jù)同時發(fā)送出去，不讓數(shù)據(jù)產生擁塞，從而提高數(shù)據(jù)傳輸速度。
2網絡編碼技術在無線網絡中的應用
2.1網絡編碼的概念
網絡編碼是一種融合了路由和編碼的信息交換技術，它的核心思想是在網絡中的各個節(jié)點上對各條信道上收到的信息進行線性或者非線性的處理，然后轉發(fā)給下游節(jié)點，中間節(jié)點扮演著編碼器或信號處理器的角色。
2.2網絡編碼應用于無線網絡的優(yōu)勢
網絡編碼融合了路由和編碼的概念，使網絡節(jié)點不僅可以對數(shù)據(jù)進行存儲轉發(fā)，還可以進行編碼處理，已證明了使用線性網絡編碼已經能足夠達到網絡多播容量。但網絡編碼的好處不止這些，尤其是當網絡編碼應用于無線網絡時。網絡編碼首先應被應用在無線網絡環(huán)境。無線網絡的特性是不可靠性和廣播特性，使網絡編碼非常適合應用在無線網絡上，因為無線鏈路的不可靠性和物理層廣播特性非常適合使用編碼的方法。應用網絡編碼，可以解決傳統(tǒng)路由、跨層設計等技術無法解決的問題，提高網絡編碼在無線網絡中的應用。無線網絡的廣播特性使其非常適合使用網絡編碼，當一個節(jié)點傳輸一個數(shù)據(jù)包給它的一個鄰居節(jié)點時，它的其它鄰居節(jié)點也可以接收到這個數(shù)據(jù)包。因此，當一個節(jié)點的鄰居節(jié)點對不同的數(shù)據(jù)包感興趣時，可以將這些數(shù)據(jù)包編碼后再一起傳輸，這樣子可以使其所有的鄰居節(jié)點都收到感興趣的數(shù)據(jù)包并可以節(jié)約無線資源。
應用網絡編碼，可以解決傳統(tǒng)路由、跨層設計等技術無法解決的問題，提高網絡性能。網絡編碼在無線網絡中的應用可以提高網絡的吞吐量，尤其是組播吞吐量?？梢詼p少數(shù)據(jù)包的傳播次數(shù)，降低無線發(fā)送能耗。當網絡部分節(jié)點或鏈路失效時采用隨機網絡編碼，最終在目的節(jié)點仍然能恢復原始數(shù)據(jù)，增強網絡的容錯性和魯棒性。網絡編碼對無線網絡的性能改善主要體現(xiàn)在提高網絡編碼的吞吐量上，網絡編碼已經被證明對于提高某些網絡的吞吐量有著很大的作用。運用網絡編碼可以在很大程度上提高網絡吞吐量，但是同時會增加網絡的復雜性。不少研究者在研究提高無線網絡的組播吞吐量的同時，研究如何降低因采用網絡編碼帶來的復雜性。在網絡狀況惡劣的條件下，網絡編碼和路由之間組播吞吐量的差別不大，網絡編碼的優(yōu)勢體現(xiàn)在降低網絡復雜性上;在網絡狀況較好的條件下，網絡編碼相對于路由方法，在很大程度上，提高了組播吞吐量。這為根據(jù)網絡狀況動態(tài)調整網絡編碼算法提供了可能。
2.3網絡編碼如何提高無線網絡的安全性
網絡編碼在提高無線網絡的安全性研究方面亦取得了一定的成果。在無線網絡組播中，對于數(shù)據(jù)包的惡意修改的檢測，過去是使用基于消息認證碼或者數(shù)字簽名的方法。基于網絡編碼產生了一種基于數(shù)據(jù)包的隨機網絡編碼檢測策略，這種方法計算量小，而且檢測概率可以根據(jù)通信控制開銷、網絡編碼復雜程度和檢測時間這些因素進行調控。但這種方法亦存在不足。這種方法要求接收節(jié)點需要預先獲得至少一個沒有被惡意修改過的數(shù)據(jù)包，并且數(shù)據(jù)包的內容不能被攻擊者知曉，因此，這種方法對抗攻擊效果不好。
無線網絡廣播重傳處理中，多個接收節(jié)點中的任意一個節(jié)點的丟包都要求源節(jié)點重傳數(shù)據(jù)包，需要廣播發(fā)送較多的重傳次數(shù).本文將隨機線性網絡編碼技術應用在無線網絡廣播重傳中，提出一種新穎的廣播重傳方法(RLNCBR)。該方法中，源節(jié)點記錄多個接收節(jié)點中丟包最多的接收節(jié)點丟包數(shù)，再按照隨機線性網絡編碼的方法編碼組合該丟包數(shù)個線性編碼包。源節(jié)點廣播重傳，接收節(jié)點采用運算編碼線性組合的方法獲得信息包數(shù)據(jù)。數(shù)學分析表明，該方法能保證所有接收節(jié)點的編碼可解性，同時重傳次數(shù)可達到理論最優(yōu)性。模擬測試結果表明：與傳統(tǒng)重傳方法相比，RLNCBR有效地減少了信息包的平均傳輸次數(shù)，提高了傳輸效率。
3網絡編碼在無線網絡的應用發(fā)展方向
網絡編碼正在給現(xiàn)有的網絡帶來革命性的變化：網絡編碼從用來達到有線網絡中的組播容量，發(fā)展到在有線和無線網絡中提高吞吐量、節(jié)省能量、增強魯棒性和安全性，甚至改變網絡結構、改變網絡協(xié)議設計方法。網絡編碼在無線網絡中的應用還存在著以下的幾個問題：網絡編碼的具體實現(xiàn)和降低網絡編碼的復雜性?，F(xiàn)在已經提出了很多網絡編碼方法，有集中式線性網絡編碼和分布式隨機網絡編碼，但是如何在實際網絡環(huán)境中實現(xiàn)網絡編碼，需要考慮許多實際應用問題，例如同步、控制開銷等。網絡編碼在實際網絡環(huán)境中如何實現(xiàn)是一個很迫切的問題。采用網絡編碼可以在很大程度上提高網絡性能，但設計和實現(xiàn)上的復雜性也隨之增加。如何在不顯著增加網絡開銷，綜合考慮效率和性能的前提下，實現(xiàn)網絡編碼問題是將來需要進行深入研究的方向。
4結束語
無線網絡環(huán)境由于環(huán)境的多變性，使得數(shù)據(jù)包在傳輸過程中更加容易丟失。目前，重傳常被用來實現(xiàn)無線廣播的錯誤處理，普通重傳方法思想基于發(fā)送方通過反饋得到接收方的出錯情況，重傳出錯的數(shù)據(jù)報文來恢復出錯的報文。
網絡編碼技術是近十年來飛速發(fā)展的一個研究課題。雖然還沒有應用到實際的通信網絡中，但已引起了較大的關注，比如美國軍方已經意識到網絡編碼技術的優(yōu)勢，已經撥款研究網絡編碼技術在移動自組網(MobileAdHocNetwork)中的應用。因此，我們也應當及時跟蹤國際上的網絡編碼技術的發(fā)展趨勢。同時，結合各種應用深入思考網絡所涉及的各種安全技術問題。
無線網絡編碼技術的論文二：
網絡編碼作為一種新的技術在寬帶無線自組織網絡中有很好的應用，通過網絡編碼，中間節(jié)點可以將接收信息進行編碼并發(fā)送出去，提高了網絡吞吐量和健壯性。為不對現(xiàn)有網絡的軟硬件設備和相應的協(xié)議做很大的修改，可以選擇在高層實現(xiàn)網絡編碼。無線傳感器網絡、無線格狀網(Mesh)等無線自組織網絡都可以使用網絡編碼技術顯著提高多跳鏈路的傳輸性能。由此可見，網絡編碼的出現(xiàn)更迎合了無線網絡技術的發(fā)展。
一.網絡編碼技術原理
網絡編碼(Network coding)從廣義上來講，是網絡中的節(jié)點將接收到的信息進行編碼后再轉發(fā)出去的多點傳送(Multicast)技術。多點傳送(也稱組播)是網絡中的一種重要的通信方式。當一個或幾個節(jié)點同時向若干個其他節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，往往要借助其他節(jié)點的傳遞。
在傳統(tǒng)的網絡中，作為中繼的節(jié)點只能對接收到的信號進行復制、放大和轉發(fā)，這對于網絡資源有時候是一種浪費。網絡編碼技術打破了這種限制，它允許中繼節(jié)點對接收到的信息進行編碼，并將接收到的多個數(shù)據(jù)包按照某種特定算法重新組合再發(fā)送出去。
二.網絡編碼技術在無線網絡中的應用
1、網絡編碼的概念
網絡編碼是一種融合了路由和編碼的信息交換技術，它的核心思想是在網絡中的各個節(jié)點上對各條信道上收到的信息進行線性或者非線性的處理，然后轉發(fā)給下游節(jié)點，中間節(jié)點扮演著編碼器或信號處理器的角色。
2、網絡編碼應用于無線網絡的優(yōu)勢
網絡編碼融合了路由和編碼的概念，使網絡節(jié)點不僅可以對數(shù)據(jù)進行存儲轉發(fā)，還可以進行編碼處理，已證明了使用線性網絡編碼已經能足夠達到網絡多播容量。但網絡編碼的好處不止這些，尤其是當網絡編碼應用于無線網絡時。網絡編碼首先應被應用在無線網絡環(huán)境。無線網絡的特性是不可靠性和廣播特性，使網絡編碼非常適合應用在無線網絡上，因為無線鏈路的不可靠性和物理層廣播特性非常適合使用編碼的方法。應用網絡編碼，可以解決傳統(tǒng)路由、跨層設計等技術無法解決的問題，提高網絡編碼在無線網絡中的應用。無線網絡的廣播特性使其非常適合使用網絡編碼，當一個節(jié)點傳輸一個數(shù)據(jù)包給它的一個鄰居節(jié)點時，它的其它鄰居節(jié)點也可以接收到這個數(shù)據(jù)包。因此，當一個節(jié)點的鄰居節(jié)點對不同的數(shù)據(jù)包感興趣時，可以將這些數(shù)據(jù)包編碼后再一起傳輸，這樣子可以使其所有的鄰居節(jié)點都收到感興趣的數(shù)據(jù)包并可以節(jié)約無線資源。
應用網絡編碼，可以解決傳統(tǒng)路由、跨層設計等技術無法解決的問題，提高網絡性能。網絡編碼在無線網絡中的應用可以提高網絡的吞吐量，尤其是組播吞吐量?？梢詼p少數(shù)據(jù)包的傳播次數(shù)，降低無線發(fā)送能耗。當網絡部分節(jié)點或鏈路失效時采用隨機網絡編碼，最終在目的節(jié)點仍然能恢復原始數(shù)據(jù)，增強網絡的容錯性和魯棒性。網絡編碼對無線網絡的性能改善主要體現(xiàn)在提高網絡編碼的吞吐量上，網絡編碼已經被證明對于提高某些網絡的吞吐量有著很大的作用。運用網絡編碼可以在很大程度上提高網絡吞吐量，但是同時會增加網絡的復雜性。不少研究者在研究提高無線網絡的組播吞吐量的同時，研究如何降低因采用網絡編碼帶來的復雜性。在網絡狀況惡劣的條件下，網絡編碼和路由之間組播吞吐量的差別不大，網絡編碼的優(yōu)勢體現(xiàn)在降低網絡復雜性上;在網絡狀況較好的條件下，網絡編碼相對于路由方法，在很大程度上，提高了組播吞吐量。這為根據(jù)網絡狀況動態(tài)調整網絡編碼算法提供了可能。
3、網絡編碼如何提高無線網絡的安全性
網絡編碼在提高無線網絡的安全性研究方面亦取得了一定的成果。在無線網絡組播中，對于數(shù)據(jù)包的惡意修改的檢測，過去是使用基于消息認證碼或者數(shù)字簽名的方法。基于網絡編碼產生了一種基于數(shù)據(jù)包的隨機網絡編碼檢測策略，這種方法計算量小，而且檢測概率可以根據(jù)通信控制開銷、網絡編碼復雜程度和檢測時間這些因素進行調控。但這種方法亦存在不足。這種方法要求接收節(jié)點需要預先獲得至少一個沒有被惡意修改過的數(shù)據(jù)包，并且數(shù)據(jù)包的內容不能被攻擊者知曉，因此，這種方法對抗攻擊效果不好。
無線網絡廣播重傳處理中，多個接收節(jié)點中的任意一個節(jié)點的丟包都要求源節(jié)點重傳數(shù)據(jù)包，需要廣播發(fā)送較多的重傳次數(shù).本文將隨機線性網絡編碼技術應用在無線網絡廣播重傳中，提出一種新穎的廣播重傳方法(RLNCBR)。該方法中，源節(jié)點記錄多個接收節(jié)點中丟包最多的接收節(jié)點丟包數(shù)，再按照隨機線性網絡編碼的方法編碼組合該丟包數(shù)個線性編碼包。源節(jié)點廣播重傳，接收節(jié)點采用運算編碼線性組合的方法獲得信息包數(shù)據(jù)。數(shù)學分析表明，該方法能保證所有接收節(jié)點的編碼可解性，同時重傳次數(shù)可達到理論最優(yōu)性。模擬測試結果表明：與傳統(tǒng)重傳方法相比，RLNCBR有效地減少了信息包的平均傳輸次數(shù)，提高了傳輸效率。
三.網絡編碼在無線網絡的應用發(fā)展方向
網絡編碼正在給現(xiàn)有的網絡帶來革命性的變化：網絡編碼從用來達到有線網絡中的組播容量，發(fā)展到在有線和無線網絡中提高吞吐量、節(jié)省能量、增強魯棒性和安全性，甚至改變網絡結構、改變網絡協(xié)議設計方法。網絡編碼在無線網絡中的應用還存在著以下的幾個問題：網絡編碼的具體實現(xiàn)和降低網絡編碼的復雜性?，F(xiàn)在已經提出了很多網絡編碼方法，有集中式線性網絡編碼和分布式隨機網絡編碼，但是如何在實際網絡環(huán)境中實現(xiàn)網絡編碼，需要考慮許多實際應用問題，例如同步、控制開銷等。網絡編碼在實際網絡環(huán)境中如何實現(xiàn)是一個很迫切的問題。采用網絡編碼可以在很大程度上提高網絡性能，但設計和實現(xiàn)上的復雜性也隨之增加。如何在不顯著增加網絡開銷，綜合考慮效率和性能的前提下，實現(xiàn)網絡編碼問題是將來需要進行深入研究的方向。
無線網絡環(huán)境由于環(huán)境的多變性，使得數(shù)據(jù)包在傳輸過程中更加容易丟失。目前，重傳常被用來實現(xiàn)無線廣播的錯誤處理，普通重傳方法思想基于發(fā)送方通過反饋得到接收方的出錯情況，重傳出錯的數(shù)據(jù)報文來恢復出錯的報文。
網絡編碼技術是近十年來飛速發(fā)展的一個研究課題。雖然還沒有應用到實際的通信網絡中，但已引起了較大的關注，比如美國軍方已經意識到網絡編碼技術的優(yōu)勢，已經撥款研究網絡編碼技術在移動自組網(MobileAdHocNetwork)中的應用。因此，我們也應當及時跟蹤國際上的網絡編碼技術的發(fā)展趨勢。同時，結合各種應用深入思考網絡所涉及的各種安全技術問題。
無線網絡編碼技術的論文三：
1 簡介
網絡編碼是指網絡中的節(jié)點既具有存儲轉發(fā)的功能，還具有對來自不同鏈路中的數(shù)據(jù)包進行編碼組合，將其壓縮成一個數(shù)據(jù)包進行傳輸?shù)墓δ?。其?yōu)越性在于能夠提高網絡傳輸速率，逼近多播最大容量，節(jié)約網絡帶寬，改善網絡負載均衡，提高網絡信息安全性。不足之處是增加了節(jié)點的計算復雜性及網絡傳輸時延，存在同步問題和安全隱患。
網絡編碼是在解決網絡多播容量的環(huán)境中提出的，已有很多研究成果。目前存在兩個問題：一是網絡編碼節(jié)點的選取算法復雜度高;二是缺乏能支持網絡編碼研究的仿真實驗平臺。針對這兩個問題，本文的研究內容：一是在無線網絡環(huán)境下的網絡編碼模型Ncma的建立，二是對NS2仿真工具的網絡編碼擴展，實現(xiàn)一個通用的網絡編碼模型的仿真平臺。
2 網絡編碼模型Ncma的建立
網絡編碼的研究從有線網絡發(fā)展到無線網絡，相比于有線網絡，無線網絡的特點是網絡節(jié)點能量有限，具有天然的廣播特性，節(jié)點分布具有多維空間的隨機性，節(jié)點之間連接受節(jié)點移動和分布地域的限制、空間域上相互制約的相關性、時間域上信號傳輸受時變衰落的影響等。
已有的網絡編碼模型COPE建立在無線mesh網絡中，提出按需路由協(xié)議OCR。該模型及其優(yōu)化可以提高網絡性能，但不能實現(xiàn)重疊編碼，并可能帶來更大的計算開銷。
本文利用COPE中最佳編碼方案、節(jié)點對數(shù)據(jù)偵聽和發(fā)送接收報告的思想，提出網絡編碼模型Ncma(Network Coding Model in Ad Hoc)，使其有較強的擴展性和通用性。
2.1 模型簡介
2.1.1 模型定義：
?、倬W絡節(jié)點：A、B、C、D……，為敘述方便，將“節(jié)點A”簡稱為“A” 。
?、跀?shù)據(jù)包：P1、P2、P3……，為敘述方便，將“數(shù)據(jù)包P1”簡稱“P1”。
③參編包和編碼包：網絡編碼是要將若干個數(shù)據(jù)包進行編碼組合，然后產生一個新的數(shù)據(jù)包，本文將這“若干個數(shù)據(jù)包”統(tǒng)一稱作參編包，將“新的數(shù)據(jù)包”稱作編碼包。如P=P1?茌P2?茌P3?茌…?茌Pn，其中，諸如P1、P2等稱為參編包，P稱為編碼包。
?、苡肞P1表示原始數(shù)據(jù)P1經過某種編碼操作之后得到的編碼包。
2.1.2 模型說明 如圖1所示，該網絡拓撲由六個無線節(jié)點組成，它囊括了無線Ad Hoc網絡通信中的基本通信情況。圖1中，如果B作為源節(jié)點，A作為目的節(jié)點，則B和A的通信屬于一個單跳通信;如果C作為源節(jié)點，A作為目的節(jié)點，則C和A的通信就屬于一個兩跳通信;如果C作為源節(jié)點，E作為目的節(jié)點，則C和E的通信就屬于一個多跳通信。
2.1.3 編碼節(jié)點選取方法 以往網絡編碼節(jié)點的選取有兩個不足：一是算法非常復雜，二是對現(xiàn)有的路由協(xié)議改動太大。本文提出了一種新的網絡編碼節(jié)點選取方案，能夠簡單有效的選取編碼節(jié)點，可以較好的在現(xiàn)有路由方案上運行。
基于Ncma模型的網絡編碼節(jié)點選取的主要思想是尋找目的節(jié)點的直接前驅作為編碼節(jié)點進行編碼操作。節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，先檢查目的節(jié)點是否是自己的下一跳，如果是，則先進行編碼操作，再將編碼后的數(shù)據(jù)包進行轉發(fā);否則按照原路由直接將數(shù)據(jù)包轉發(fā)出去。
在以Ncma模型為基礎的通信網絡中，所有通信情況都將歸結為一種情況：以目的節(jié)點的上一跳節(jié)點為中心的Ncma單跳通信模型。這樣實現(xiàn)網絡編碼的好處是最大限度的保留了傳統(tǒng)通信方式，大大降低了網絡編碼的實現(xiàn)代價。
2.2 基于Ncma模型的Ad Hoc路由協(xié)議 要將Ncma模型應用在實際網絡中，需要對現(xiàn)有的Ad Hoc路由協(xié)議進行相應的改動。Ncma模型要求選取目的節(jié)點的直接前驅為編碼節(jié)點，在路由的過程中能夠提供尋找目的節(jié)點直接前驅的方法。一般路由協(xié)議分為兩個部分，路由部分和轉發(fā)部分。在分組轉發(fā)之前，加入判斷語句來判斷是否要對分組進行編碼操作，如果節(jié)點不是編碼節(jié)點，則分組轉發(fā)過程和傳統(tǒng)的路由方式相同;如果是編碼節(jié)點，則要先轉入編碼模塊，然后再對編碼后的分組進行轉發(fā)。在整個實現(xiàn)過程中，路由協(xié)議的其它部分基本可以不做改動。