基于网络编码的多播网络故障恢复

针对多播网络中的链路失败恢复问题,从纠删码的编译码思想出发,提出了一种基于网络编码的可靠多播网络系统的构造方法.该方法采用静态的网络码,当多播网络发生有限条链路失败时,可采用基于接收节点的方式恢复可恢复的链路失败,而不需改变中间节点的编码.同时在网络信息流分解基础上给出了在较小的符号域上构造网络码字的方法.通过这种编码多播方式,不仅可以利用较小的网络资源构造近似即时的自我修复多播通信网络,提高多播网络链接的鲁棒性,而且能够获得较高的多播传输速率.     

基于网络编码和多速率组播的网络性能优化综述

网络编码允许网络节点对信息进行编码处理后转发到目的节点,理论上可以使组播传输达到最大流最小割定理所确定的最大传输容量。多速率组播是一种可适应网络异构性的高效网络传输技术,允许信源根据信宿接收能力的不同以相应的速率将信息传输到各个信宿,满足异构网络的要求。介绍了网络编码和多速率组播的概念、网络编码的优缺点,多速率组播的实现方法,总结了基于网络编码和多速率组播在网络性能优化方面的研究。     

无线Mesh网络下的网络编码机制

提出了一种无线网状环境下基于接收节点速率匹配的传输控制协议(TCP)网络编码机制,通过网状连接层(MCL)构建编码层对传输控制协议数据(TCP-DATA)和传输控制协议应答(TCP-ACK)进行网络编码,采用修改的分布式协调功能请求发送/清除发送(DCF RTS/CTS)机制在接收节点确定数据传输速率. 实际搭建了1个3跳的无线Mesh线性网络,对基于接收节点速率匹配的TCP网络编码数据进行捕获分析,得出其端到端系统的TCP吞吐量与没有采用网络编码相比提高了约20%.     

基于复数域网络编码的下行传输方案设计

为进一步提高无线中继网络的信息传输速率,提出了一种基于复数域网络编码的有效下行传输方案。不同于传统的信息传输方案,该方案采用时间维复数域网络编码,中继节点对接收到的多个时隙的信源符号进行复数域网络编码并将编码符号同时发送给用户节点;用户节点接收到所有中继节点的编码符号,采用联合最大似然多用户检测恢复信源符号。性能分析和仿真结果表明,该方案的符号错误概率明显低于传统中继传输方案,且能获得更高的信息传输速率和网络吞吐量。     

网络编码目的节点接收信息的同步算法

在线性网络编码计算过程中,信源产生的信息经过不同的路径进行传输,导致目的节点接收到不同延时的信号,会影响目的节点正确译码。在线性网络编码算法的基础上引入延时算子,用以同步经过不同路径的码字,使接收到的信息同步,达到正确译码的目的。     

双向中继信道中Polar码与物理层网络编码的联合设计

为解决双向中继信道中采用低密度奇偶校验码LDPC(low density parity check code)或Turbo码的网络编码系统信道编码编译码算法及设备的复杂度太高这一问题,提出一种联合Polar编码与网络编码的中继转发策略.该策略利用无线通信中信号的叠加特性和Polar编码、网络编码的线性性质直接估计网络编码的码字,使得中继节点进行Polar译码的复杂度和信源节点之间的信息交换时间都比直接网络编码系统减少了50%.同时,由于基于信道极化理论的Polar码具有在离散无记忆信道BDMC(binary discrete memoryless channel)上达到信道容量及编译码算法简单等优点,使得所提方案不仅保证了系统的可靠性,而且更容易实现.仿真结果验证了该方案的有效性.     

多速率无线Mesh网络中节点吞吐量分析模型

提出了多速率无线Mesh网络中节点吞吐量分析模型,在公平性保证条件下用以分析基于IEEE 802.11协议构建的无线Mesh网络节点吞吐量．该模型计算出不同速率无线链路发送数据包的时间,寻找网络中单位时间内完成数据包发送时间最大的瓶颈冲突域,根据瓶颈冲突域内负载流量速率得到节点吞吐量最大值．仿真结果表明,该方法计算出的节点最大吞吐量与网络仿真结果一致,可以准确分析多速率无线Mesh网络节点吞吐量．     

移动Ad Hoc网络中的分布式协作路由算法

为了提高移动Ad Hoc网络的吞吐量,提出了一种分布式、面向吞吐量优化的协作路由(TOCR)算法.首先分析了协作链路的吞吐量性能,理论分析表明,协作节点可以提高接收信噪比(SNR),从而提高分组的成功接收概率和链路吞吐量;然后在自适应转发分群路由(AFCR)算法的基础上,逐跳选择使得链路吞吐量最大的协作节点来建立协作链路;最终建立从源节点到目的节点具有最大网络吞吐量的协作路由.仿真结果表明,与无协作的路由算法相比,该算法明显改善了网络的吞吐量,尤其是在较低发送功率和大量节点的情况下.     

基于SWIPT的乘积Polar编码协作构造与分析

为实现绿色可靠通信,提出了基于无线信息与能量同传(SWIPT)技术的乘积极化( Polar)编码协作系统。 首先,建立基于 SWIPT 的乘积 Polar 编码协作系统模型;其次,将 Polar 码作为乘积码的分量码构建乘积 Polar 码,分别在信源节点和中继节点对其行编码和列编码;最后,在目的节点提出一种低译码时延的两步译码算法,第一步对接收到乘积 Polar 码的码字矩阵分别进行串行相消(SC)译码与列 SC 译码,若第一步译码失败,则执行第二步译码,即将乘积 Polar 码的码字矩阵变换为单行 Polar 码,再 SC 译码。 理论分析与仿真表明,相比点对点系统,基于 SWIPT的乘积 Polar 编码协作大大降低了译码时延;与采用置信度传播译码算法的乘积低密度奇偶校验编码协作系统相比,所提系统误码性能更优。     

MIMO干扰信道中新的空时编码传输方案

针对3用户的多输入多输出干扰信道,提出了一种新的空时编码传输方案,设计了一种速率为2的空时码字,通过对该码字进行干扰对齐预编码使得后2个接收端接收到的非期望接收码字对齐,然后进行非线性运算消除这2个接收端的非期望接收码字,再通过单向协作链路以及接收端的非线性运算消除另一个接收端的非期望接收码字。与相同场景中的已有方案相比,所提方案在保持相同分集增益的同时,提高了传输效率。仿真结果显示,传输速率相同时,所提方案有较高的可靠性。     

编码链路最少的多源光组播路由

网络编码提高波分复用网络多源光组播带宽利用率时,导致光域中存储和运算开销增加,为此,设计了一种改进的自适应遗传算法可最少化光组播的网络编码光纤链路数目.该算法设计了自适应调整的交叉概率和差异最大化交叉操作,保证种群多样性,避免陷入局部最优;通过自适应调整交叉概率,保证种群在开始阶段可以很快实现多样性,使种群中的较优个体保持稳定.仿真结果表明,所提算法与对比算法相比收敛速度更快,可以用更短时间找到编码链路数目最少的方案.     

无线认知自组网报文多播问题: 随机网络编码方法

基于随机网络编码技术研究了无线认知自组网的报文多播传输技术.首先提出报文多播传输的核心问题,称作多信道单跳报文多播问题(multi-channel single-hop wireless multicast problem,MCSHWMP),并且给出多信道单跳报文多播问题的定义,基于此提出其四元模型;然后提出基于网络编码技术的无线认知自组网报文多播传输算法框架,并根据该框架提出几种候选算法.所提算法通过网络编码技术充分利用无线通信的广播性质,显著节省了无线认知自组网报文多播传输报文传输数量;综合考虑无线认知自组网传输网络节点间不同信道的访问权限及报文的传输质量,使上游网络节点的每次报文传输都能使后续节点的报文收益得到最大化;从而有效节省多播传输组合报文中用于解码的附加信息,同时降低无线认知自组网传输报文的长度.仿真测试与分析结果表明,针对多信道单跳报文多播问题基于网络编码技术的算法相对于非网络编码算法明显节省报文传输数量,且在链路报文传输成功率较高但小于1时优势较大,节省报文数量可达50%.     

多速率分层光组播的波长带宽优化分配

光网络目的节点的异构性使组播业务的吞吐量和资源利用率都很低,为此提出了一种以最大化网络总吞吐量为目标的光组播网络最佳分层组播速率确定方法. 采用启发式算法确定每层实现最大组播吞吐量的最佳层速率值,计算组播的链路共享度,对共享度高的链路采用网络编码方法传输数据包,节约波长带宽分配. 该方法同时优化了分层组播速率和波长资源的分配,解决了异构网络多速率的吞吐量最大化问题,显著提高了光网络的波长带宽资源利用率.     

安全网络编码的一个必要条件

为了研究安全网络编码的特性,从信息论的角度分析了实现网络编码安全性的必要条件．从Shannon保密系统得到启发,采用信息论的方法,给出了在特定组播网络中实现安全网络编码的密钥信息率的一个下界．该边界不仅适用于线性网络编码,同样适用于非线性编码,对构造安全网络编码有一定参考意义．     

基于Bayesian网IP网络拥塞链路定位算法

在借助E2E路径性能主动探测技术进行内部拥塞链路推理的网络层析成像方法中,传统的利用路径探测计算链路丢包率的方法涉及线性方程组求逆,其计算量过大可能导致算法失效。对此,该文提出一种基于布尔代数的IP网络拥塞链路定位算法,通过对求解先验概率的线性方程组构造满秩系数矩阵,从而计算出各链路拥塞先验概率,再借助贝叶斯最大后验概率算法推理定位当前时刻拥塞链路集合。实验验证了该算法的有效性及准确性。     

基于最大独立链路集的随机虚拟网络映射算法

提出了一种基于最大独立链路集的快速随机虚拟网络映射算法. 基于图论中的匹配理论重新定义了带权图中匹配的概念,并命名为独立链路集,在映射独立链路集中的虚拟链路时首先将物理链路按照资源可用性进行筛选,然后随机映射到单一物理链路上,以此提高虚拟网络映射成功率及减少链路映射消耗,同时随机映射能保证物理网络的负载均衡. 仿真实验表明,该算法能有效减少链路映射的消耗和提高虚拟网络接受率.     

多波长转换结合网络编码的光组播结构和最小转换度调度

组播的应用使光交换节点的丢包率和分组竞争概率增加. 为解决这个问题,综合考虑节点的结构代价和丢包率性能因素,设计一种反馈共享的有限范围多波长转换器和输出共享的基于逻辑运算的全光网络编码器结合的光组播节点结构,并在光组播调度策略中着重考虑最小化波长转换度的组播冲突问题,提出一种基于改进的最大权重独立集算法的波长分配方法. 仿真结果表明,相比现有的光组播节点及算法,该结构能够在低成本代价和低时延的基础上降低丢包率,提升了光组播节点的性能.     

面向LEO卫星通信网络基于时间尺度的负载均衡组播路由算法

为了在全球覆盖的低地球轨道(low earth orbit,LEO)卫星通信网络下,获得较小开销的组播树,而非仅仅是降低树开销或最小传输时延,提出一种面向LEO卫星通信网络的基于时间尺度的多度量负载均衡组播路由算法(load balancing multicasting algorithm based on timescales for LEO satellite network,LBMT),通过获取星间链路(intersatellite links,ISL)的状态信息并通过设计的评价链路状态“比对开销”,建立较小“比对开销”组播树.已提出的面向LEO卫星网路的组播路由算法通常目标为最小化组播树的树开销或传输时延,然而LEO卫星网络的全网流量并非均匀分布,已提出的组播算法通常无法主动避让繁忙链路,在高负载情况下导致网络状况恶化.仿真结果表明:算法能在高负载状态下降低数据丢失率,而仅仅微小增加了传输时延.LBMT算法建立的组播树能有效避让繁忙链路并选择位于不发达地区上空的空闲链路,充分利用网络的空闲链路,使网络流量更加均衡.