编码节点受限的机会网络数据转发机制研究

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随着通信技术的迅猛发展,人们提出了仅依赖普通节点实现网络通信的移动自组织网络。移动自组织网络中的节点在转发数据之前需要建立完整的端到端路径,根据既定的路由完成数据投递。由于网络拓扑动态变化,端到端路径的中断机率增加,则节点之间的通信持续性无法保障。针对该问题,研究学者提出以“存储—携带—转发”为通信模式,利用节点移动带来相遇机会通信的机会网络,其以更加灵活的方式实现了节点间的数据转发,可见,高效数据转发机制能够提高机会网络整体性能。基于网络编码的机会网络数据转发机制具有多种优势,其中包括提高传输效率、解决瓶颈链路问题、降低负载等,近年来,该领域的研究受到特别关注。网络编码的实质是牺牲节点自身处理能力来提升其转发效率,显然,节点编码方式将对数据转发造成很大影响。可见,应用网络编码方法的数据转发机制设计对改善网络性能十分关键。本文是在编码节点数量受限的场景下进行机会网络数据转发机制的设计。首先,本文从总体上介绍了机会网络的概念、应用场景及研究现状,然后概述了网络编码原理及其在机会网络中的应用,着重描述了五种典型的基于网络编码的机会网络数据转发机制,并对其中的关键问题进行了深入分析。其次,为了有效提高网络资源利用率,本文利用社区模型节点移动特性,结合网络编码方法,提出了一种带有编码节点动态管理的机会网络数据转发机制,节点根据当前网络状态,以分布式的方式确定最优化编码节点数量,继而,综合考虑社会属性及可用资源两方面因素,动态地选取编码节点,以较低的开销实现可靠数据转发。仿真结果表明所提出的机制不仅减少了网络资源开销,同时,有效地提高了数据传输过程中的可靠性,极大地优化了网络资源利用率。再次,在编码中继节点受限的网络中,为了充分降低译码复杂度及迭代冗余副本,提出了相遇持续时间估计及编码机会感知方法,进而设计了带有传输容量估计的编码冗余控制数据转发机制。充分利用节点间的相遇持续时间,根据当前的网络状态,转发未超过传输容量、编码机会较大的数据,并及时更新节点的编码次数,分批对迭代冗余副本进行控制。仿真结果表明,与经典机制相比,所提出机制极大程度减少了网络中的迭代冗余副本,使译码所需的数据量趋于理论上的最小值,改善了网络资源利用率。最后对全文进行总结,并且对下一步研究工作进行展望。
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