基于网络编码的P2P-VoD系统仿真平台

针对现有基于网络编码的P2P-VoD系统仿真器缺乏通用性和可扩展性的问题,提出一种NS2下基于网络编码的P2P-VoD系统通用仿真平台NCVoD Sim。在NS2典型模型基础上,进行网络编码扩展,构造Socket和接口模块支持P2P应用,设计P2P-VoD应用模块完成仿真平台设计。仿真实验表明,该仿真平台能有效完成基于网络编码的P2P-VoD系统数据调度算法仿真,具有通用性和可扩展性。     

NS2网络仿真器功能扩展方法及实现

NS2作为开源软件缺少对最新研究算法的模拟能力．在现有软件基础上对其进行功能扩展极其必要，是模拟研究新理论新算法的基础．本文着重探讨网络仿真软件NS2的功能扩展原理及设计实现，展示运用NS2仿真器对网络行为进行研究的过程．最后对该算法进行模拟实验，并与已有RED和PI算法进行性能对比分析。     

NS2中单播动态路由机制的剖析与扩展

NS2是在网络研究和设计中广泛使用的一个网络仿真器,但NS2对路由协议的实现过程非常复杂,所以严重阻碍了网络研究者对原有路由模块的扩展和仿真，本文详细剖析了NS2中单播动态路由的功能和实现过程,提出了在NS2中扩展路由协议的方法,并给出距离向量路由协议的扩展实例。     

无线传感器网络的语音应用研究

研究如何在无线传感器网络中进行语音通信。研究了语音包的延迟,尤其是使用的MAC层和路由层协议对语音包的延迟造成的影响,同时分析了几种常用的语音编码算法的性能,从中选取了ADPCM算法作为无线传感器网络进行语音通信的语音编码算法。采用NS网络仿真器,对所采用的MAC层和路由层协议的延迟进行仿真,并使用MATLAB对ADPCM语音编码算法的效果进行了仿真。     

MPLS路由机制及其仿真研究

利用多协议标记交换MPLS(Multi-Protocol Label Switch)实施流量工程是一种具有巨大技术优势的新型技术.首先对支持流量工程的路由算法进行了分析和比较,然后对网络仿真器NS2(Network Simulator,version 2)进行扩展,实现MPLS仿真器模型.在此基础上针对不同网络拓扑和路由机制进行仿真实验,根据仿真实验的结果,对MPLS网络性能进行评估.     

扩展NS2用于主动分层多播仿真

分析网络仿真器NS2[3]进行多播仿真的内部机制,论述多播协议PIM-DM的仿真实现.给出一种对NS2进行扩展的方法,通过增加主动分类器、主动代理、修改复制器使之能用于主动分层多播协议的仿真.该扩展具有如下特点:分层数据以及信令数据均通过主动数据包传输,不同层数据在同一组播组发送.     

NS2中新协议的实现

网络仿真软件NS2是网络性能分析、评估网络设计方案及网络故障诊断的强有力工具。它不仅能实现复杂的网络数据传输和拓扑结构的仿真,还能模拟各种网络环境。NS2作为开源软件缺少对新协议的模拟能力,因此,在现有基础上对其进行功能扩展极其必要。本文首先分析了NS2网络仿真器的体系结构,然后介绍了如何在NS环境下编程实现用户的新协议,最后给出了新协议mydroptail的仿真结果,仿真实验表明,该协议具有追踪Droptail队列长度的功能。     

基于NECO网络编码仿真研究

理论上,网络编码技术的应用可以使网络吞吐量达到最大,该技术在无线网络中的应用尤为突出。本文介绍了网络编码仿真器NECO的安装过程,对仿真器的各组件的使用方法进行研究,给出使用NECO进行仿真的具体操作步骤。     

用于Ad hoc网的网络仿真器的比较

仿真是目前研究 Ad hoc网协议和算法的唯一有效手段 .描述了现有的用于 Ad hoc网仿真的两种网络仿真器 :ns- 2和 Glo Mo Sim ,介绍了它们各自的软件体系结构和特点 ,并对它们的优缺点进行了比较和讨论 ,为选用合适的网络仿真器、扩展其功能、以及开发网络仿真器指出了方向     

多收发器多信道MAC协议的NS2仿真

NS2已成为无线网络研究领域最流行的网络仿真工具之一,而多收发器多信道协议的研究则是当前无线网络研究的一大热点,但NS2却并不支持对多收发器多信道协议的仿真.本文利用NS2现有的组件,提出并构建了新的拥有多个收发器的节点模型,并在此基础对NS2进行了扩展,使其支持对控制与数据分别在不同信道上传输的这一类多收发器多信道MAC协议的仿真.仿真结果表明,这种扩展是有效的.     

基于随机线性网络编码的改善无线网络广播能量效率的方法*

提出了一种应用网络编码技术改善无线网络广播能量效率的分布式完全编码广播策略（DAEBNC）,其核心思想是发送节点通过获得邻居节点记录数据的情况,应用随机线性网络编码选择多个源数据包生成编码组合包,依次发送;接收节点使用线性运算解码编码包获得源数据包。理论分析表明,该方法编码包在所有接收节点具有可解性,有效地减少了数据广播次数。仿真结果证实,与普通泛洪方法相比,DAEBNC可以有效地提高能量利用效率,改善无线网络性能。     

一种基于部分网络编码的无线网络机会路由算法

结合机会路由和网络编码两项新技术各自的优势,提出了一种新的基于部分网络编码的机会路由算法(Opportunistic Routing Algorithm for Wireless Network Based on Partial Network Coding,ORAPNC)。为了避免数据包分叉传输,同时利于执行转发节点间协调机制,ORAPNC首先以期望传输次数作为路由度量建立一条固定路由,并将候选转发节点集中在这条固定路径附近;为了充分减小网络中的冗余数据包,ORAPNC采用一种新的转发节点间协调机制(Forwarding Nodes Coordination Mechanism,FNCM)来实现每跳的数据包传输。仿真结果表明,与其他相关路由协议相比较,ORAPNC可以有效提高网络吞吐量,减小目的节点解出原始数据包的平均时延。     

面向众核GPU加速系统的网络编码并行化及优化

网络编码允许网络节点在数据存储转发的基础上参与数据处理,已成为提高网络吞吐量、均衡网络负载和提高网络带宽利用率的有效方法,但是网络编码的计算复杂性严重影响了系统性能。基于众核GPU加速的系统可以充分利用众核GPU强大的计算能力和有效利用GPU的存储层次结构来优化加速网络编码。基于CUDA架构提出了以片段并行的技术来加速网络编码和基于纹理Cache的并行解码方法。利用提出的方法实现了线性随机编码,同时结合体系结构对其进行优化。实验结果显示,基于众核GPU的网络编码并行化技术是行之有效的,系统性能提升显著。     

基于网络编码的P2P TV拓扑优化

网络编码使得网络中间节点可以对收到的数据包进行特定的编码后再转发出去,以实现组播的最大吞吐率。这一技术应用于P2PTV系统,可以改善系统的有效传输率和延时等性能。为了缩短系统中节点等待数据包的时长和降低计算开销,实际系统大都对网络编码进行了简化。这使得数据包的冗余率受到拓扑结构的影响,增大了系统开销。针对这一问题量化分析了拓扑引起冗余的原因,提出了即时控制拓扑优化的方法,以对拓扑进行即时控制,优化拓扑结构。实验结果表明,相比已有工作,即时控制在数据包冗余率和节点上行带宽容量利用率之间取得了更好的折衷,并获得了更高的有效传输率。     

应用累积系数确认的网络编码机会路由协议

在无线mesh网络中,机会路由通过高效使用无线传输的广播特性显著地提高了无线网络的吞吐量.引入网络编码,使得机会路由协议可以避免复杂的调度,更加易于实现.然而,网络编码的引入给机会路由协议带来新的问题：转发节点应该发送多少编码包?MORE等协议依据平均链路状况信息来预计节点转发编码包数目的方法,无法准确判定发送的冗余.以CCACK为代表的研究采用逐跳反馈的方式来减少编码包的冗余发送.首先,针对采用正交向量确认的CCACK机制进行分析,说明了CCACK尽管可以减少确认开销,减少误判,但却带来了“信息空间已覆盖而无法正交”的漏判问题.在此基础上,提出了一种基于累积编码系数反馈确认的网络编码机会路由协议CFACK.该确认机制中转发节点通过侦听下游节点的编码系数向量,并与来自上游节点的编码系数向量进行相关性分析,从而获知下游节点信息是否覆盖自身信息.证明了在无差错网络环境下该确认机制不存在误判和漏判的可能,同时,在有差错网络环境下对该确认机制的有效性进行了分析.结果表明：在一般节点分布情况下,利用额外的一次携带确认,可以确保90%以上的准确性.仿真测试结果表明：CFACK相比CCACK,显著提高了网络的吞吐量,平均提高率为72.2%,同时在编码计算、存储和包头开销上都少于CCACK.     

基于网络编码的定向扩散路由协议

提出一种新的基于网络编码的无线传感器网络定向扩散路由协议。在定向扩散路由建立的过程中利用随机线性网络编码,使中继节点对收到的分组进行网络编码后再转发,以减少网络中分组传输的次数,优化网络带宽利用率。基于网络仿真平台NS2的仿真结果表明,新协议的网络性能得到有效改善,节点的平均剩余能量和网络吞吐量有显著提高。     

Fundamental limits on end-to-end throughput of network coding in multi-rate and multicast wireless networks

This paper investigates the interaction between network coding and link-layer transmission rate diversity in multi-hop wireless networks. By appropriately mixing data packets at intermediate nodes, network coding allows a single multicast flow to achieve higher throughput to a set of receivers. Broadcast applications can also exploit link-layer rate diversity, whereby individual nodes can transmit at faster rates at the expense of corresponding smaller coverage area. We first demonstrate how combining rate-diversity with network coding can provide a larger capacity for data dissemination of a single multicast flow, and how consideration of rate diversity is critical for maximizing system throughput. Next we address the following question: given a specific topology of wireless nodes, what is the maximum rate that can be supported by the resultant network exploiting both network coding and multi-rate? We present a linear programming model to compute the maximal throughput that a multicast application can achieve with network coding in a rate-diverse wireless network. We also present analytical results where we observe noticeably better throughput than traditional routing. This suggests there is opportunity for achieving higher throughput by combining network coding and multi-rate diversity.     

高效自适应的抗污染攻击网络编码传输方案

本文主要研究网络编码在抗污染攻击中的应用,针对中间节点对收到的所有编码包进行验证浪费网络资源和目的节点解码速率慢等问题,提出一种高效自适应的抗污染攻击网络编码传输方案-EANC(Efficient and Adaptive Network Coding transmission scheme against pollution attack)。EANC方案在数据分组编码阶段,利用按照网络编码的时间和空间特性构造的线性子空间签名方案准确地验证数据分组是否被污染从而有效控制污染数据分组的传播,并且能使中间节点调节验证步骤使之自适应于当前网络的污染程度,从而提高验证效率;在目的节点解码阶段,EANC方案利用目的节点重传恢复机制降低解码恢复时延。仿真结果表明,EANC方案能够减少子空间的签名长度并且降低目的节点解码恢复的平均时延。     

Packet scheduling with joint design of MIMO and network coding

In this paper, we propose a joint design of MIMO technique and network coding (MIMO-NC) and apply it to improve the performance of wireless networks. We consider a system in which the packet exchange among multiple wireless users is forwarded by a relay node. In order to enjoy the benefit of MIMO-NC, all the nodes in the network are mounted with two antennas and the relay node possess the coding capability. For the cross traffic flows among any four users, the relay node not only can receive packets simultaneously from two compatible users in the uplink (users-to-relay node), but also can mix up distinct packets for four destined users into two coded packets and concurrently send them out in the same downlink (relay node-to-users), so that the information content is significantly increased in each transmission. We formalize the problem of finding a schedule to forward the buffered data of all the users in minimum number of transmissions in such a system as a problem of finding a maximum matching in a graph. We also provide an analytical model on maximum throughput and optimal energy efficiency, which explicitly measures the performance gain of the MIMO-NC enhancement. Our analytical and simulation results demonstrate that system performance can be greatly improved by the efficient utilization of MIMO and network coding opportunities.     

基于数据流和网络编码的无线传感器网络数据聚合算法

为了减少分簇的无线传感器网络(WSN)中数据包传输的数量,并使传感器网络的能量效率最大化,提出了一种节能的自适应数据聚合算法.在该算法中,源节点凭借其存储和计算能力,利用数据流技术减少数据包的传输量;当数据从源节点传输到簇头时,簇头根据控制信息选择一组节点作为编码节点,当数据相关性低于某阈值时,该组节点对数据包进行网络编码,若数据相关性高于某阈值,该组节点则会成为聚合节点进行数据聚合,网络编码和数据聚合可以减少簇头冗余流量,提高能量效率.实验结果显示,使用该算法后,数据包交付率有所提高,能量消耗显著减少.