基于多目标优化的多源组播网络编码的构造

在基于单目标优化构造网络编码的基础上,提出了基于多目标优化的网络编码的构造方法。把多源组播网络划分成多个单源组播网络,各单源组播网络的组播容量互相制约,为了使各单源组播网络的组播容量达到最大,采用粒子群优化算法进行子图划分,动态求解包含各子图组播容量的Pareto解集。用户可以优先考虑某个子图的组播容量,选择相应的解向量进行线性网络编码构造。仿真测试结果表明,本方法是可行的。     

线性网络编码的导出与扩展

针对单源组播网络,通过对线性网络编码的内在机理进行分析,提出了不同组播率下编码方案之间的导出与扩展技术:任意一个编码方案可以由某些较高组播率下的编码方案导出,同时可以由某些较低组播率下的编码方案扩展而成.研究了具有导出与扩展关系的两个编码方案下全局编码向量间的相互联系,结合随机网络编码方法,导出了几个重要的性质.这些性质有助于有效地运用线性网络编码技术实现单源组播连接,具有一定的应用价值.列出了几个方面的应用,着重讨论了在动态环境下如何提高单源组播连接的吞吐率问题,在宿点具有至源点反馈路径的前提下,提出了一种基于重传与变组播率的随机网络编码方法.与随机网络编码方法相比,该方法能够提高网络的吞吐率.对列出的应用进行了仿真实验,结果验证了理论分析的结论.     

多源多宿组播网络编码的可达信息率区域

为了解决多源多宿组播网络编码问题,提出了计算可达信息率区域的算法和构造线性网络编码的方法。在已有研究的基础上,把多源多宿组播网络编码问题转化为一个含有约束的单源组播网络编码问题,通过理论分析与推导,找出了各源点组播率之间的相互约束关系,进而构造了一个多目标优化模型来表征可达信息率区域的边界,提出了两种求解该多目标优化问题的方法:枚举法和基于遗传算法的多目标优化算法。从求出的Pareto边界可以导出可达信息率区域。选定了各源点的组播率后,通过求解含有约束的单源组播网络编码问题便可以构造出线性网络编码方案。仿真测试结果表明提出的方法可以求出可达信息率区域的整数点边界,并能构造线性网络编码方案。     

随机网络编码数据传输的仿真实现

基于随机网络编码方法,构造了在实验室内实现单源组播网络数据传输的仿真模型:用局域网内的网络终端代表单源组播网络的节点,以IP地址和端口号代表有向信道,采用UDP网络通信实现数据传输,从而对单源组播网络进行了仿真。运用Java编程实现了有限域的算术运算,根据随机网络编码的编码规则,分别编写了单源组播网络的源节点、中间节点和宿点的工作程序,形成了一个完整的软件系统,该仿真模型可以适合于任意单源组播网络。     

单源最大可解线性网络编码的近似构造

在传统线性网络编码的基础上提出一种网络编码,即最大可解线性网络编码,并证明对于一个给定网络,判定是否存在一个最大可解线性网络编码是NP-困难问题,给出单源情况下该网络编码的启发式近似构造算法。实验模拟证明,相比传统线性多播网络编码,采用最大可解线性网络编码的网络容量有了较大的提高。     

有向有环组播网络的网络编码构造

针对有环的组播网络,文章提出了一种网络编码的构造方法。采用深度优先遍历找出组播网络中的环,并求得各环的长度,依次再去掉各环中的一条有向边,求得不同去边情况下的网络组播容量,并找出最大的网络组播容量,标记此时的去边情况,在网络编码构造时,这些边不参与线性网络编码。这样,有向有环网络被转化成了有向无环网络进行线性网络编码构造。仿真测试结果表明,提出的方法是可行的。     

基于Windows套接字编程的网络编码仿真实现

针对网络编码数据传输技术,采用Windows套接字编程工具,提出了一种仿真实现方法。在局域网内选取若干个终端模拟网络节点,逻辑上构成一个单源组播网络,各终端上采用socket套接字编程方法,按照网络编码数据传输策略进行收发数据。给出的例子是典型的蝴蝶网络,但容易扩充到一般的单源组播网络。与已有的网络编码仿真器相比,提出的方法具有简便、易于掌握的特点。     

基于网络编码的对等网流媒体传输模型和算法

在对等网(peer-to-peer,简称P2P)流媒体系统中,节点(用户)的输出带宽(上行带宽)容量利用率的提高能够降低服务器的带宽开销.网络编码可以实现组播的最大吞吐率,因而具有提高系统中节点输出带宽容量利用率的潜力.将随机线性网络编码应用到P2P流媒体系统中,建立了基于随机线性网络编码的P2P流媒体传输过程模型,并据此建立传输算法的优化模型,比较研究了贪婪式算法、最少者优先算法和随机算法等.优化结果表明,随机算法可以平等均匀地获取数据包,能够最充分地利用节点的输出带宽容量,降低服务提供商的运营成本.通过对优化模型解的分析对实际系统中的传输算法给出了设计指导原则.     

基于网络编码的组播率与编码节点数的平衡

为探究单源组播网络编码的组播率与最少编码节点数之间的关系,利用线性网络编码的导出与扩展技术,对两者间的关系进行了理论分析和推导,得出了"最少编码节点数随组播率单调递增"的结论。构造了一个多目标优化模型用于精确地描述两者间的数量关系。为求解这个多目标优化模型,设计出能搜索所有可行编码方案的策略。运用该策略,并结合NSGA-II,提出了求解该模型的算法。在需要兼顾两者平衡的情况下,模型的解为确定编码方案提供了选择依据。所提算法不仅能搜索出整个Pareto集,而且能在指定可行组播率区域的前提下,以较小的运算代价得出相应的部分Pareto集。仿真结果验证了理论分析的结论,表明了所提算法的可行性和有效性。     

基于网络编码的汇播在无线传感网中的实现

网络编码被应用于多播、广播和单播中。而把网络编码应用于无线传感网汇播的研究还处于理论和仿真阶段。把网络编码应用于实际环境中,需要考虑节点同步、开销控制、线性独立的编码系数等问题。为了研究网络编码对传统汇播的影响,文中在真实无线传感网中实现了一种基于网络编码的汇播机制。文中基于TDMA实现同步和开销控制,采用线性网络编码来进行编码,采用高斯消除来进行解码。文中以收集率为参考,实验结果表明,网络编码能给传统汇播带来可靠性增益。