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基于编码的网络容量研究

作　者: 黄政
导　师: 王新
学　校: 复旦大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 网络容量 IP层网络编码协作传输多信道无线网络
分类号: TN915.01
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文研究如何应用编码技术提升有线和无线网络的网络容量,涉及的编码技术包括网络编码和基于译码前传的协作传输。网络编码和协作传输,是两项新型的网络传输技术,其设计的初衷分别是为了提升有线组播网络和物理中继信道的网络容量。然而,目前研究中的局限性使得这两项技术在实际应用中并未有效地提升网络容量。对于有线网络,本文提出了第一个实现IP层网络编码的协议Coded IP。在已有的研究中,网络编码的应用主要是面向应用层的P2P网络编码。在P2P网络编码中,物理网络中的路由器节点并未参与编码,因此其无法达到网络容量。本文给出了Coded IP的具体设计以及实现细节,并通过一个实际组播网络中的实验验证了IP层网络编码在提升网络吞吐率、降低用户的下载时间方面相比较P2P网络编码和IP组播具有明显的优势,同时其有效地降低了路由器的负载并且提供了更均衡的流量。对于无线网络,本文提出了应用物理层的协作传输提升网络层的端对端吞吐率。具体而言,我们考虑一个多信道的无线网络,并在网络的物理层设计了基于译码前传和无码率编码的协作模型。在此基础上,我们重新阐述了多信道网络中的路由发现和信道分配问题,并给出了集中式和分布式两种求解算法。仿真结果验证了通过物理层上节点间的编解码协作可以有效地提升网络层的单播端对端吞吐率。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
第一章引言  7-12
  1.1 研究背景  7-9
  1.2 本文工作  9-10
  1.3 本文结构  10-12
第二章网络容量及编码技术基础  12-21
  2.1 信道容量与编码  12-14
  2.2 网络容量  14-17
    2.2.1 多接入网络  15
    2.2.2 广播信道  15-16
    2.2.3 中继信道  16
    2.2.4 一般网络的最大流最小割定理  16-17
  2.3 网络编码  17-19
  2.4 协作传输  19-21
第三章基于IP层网络编码的有线组播网络容量提升  21-41
  3.1 P2P网络编码存在的问题  21-23
  3.2 Coded IP的总体设计  23-29
    3.2.1.概览  23-24
    3.2.2.数据报文格式  24-26
    3.2.3.编码复杂性分析  26
    3.2.4.缓存管理  26-28
    3.2.5.逻辑处理流程  28-29
  3.3 实验  29-38
    3.3.1.测试床环境  30
    3.3.2.P2P/IP组播设置  30-33
    3.3.3.实验结果  33-38
  3.4 Coded IP小结  38-41
第四章基于协作编码的多信道网络容量提升  41-59
  4.1 研究动机  41-43
  4.2 系统模型  43-46
    4.2.1 网络模型  43-44
    4.2.2 物理层协作模型  44-46
  4.3 问题陈述  46-48
    4.3.1.优化目标  46
    4.3.2.路由问题  46-48
    4.3.3.信道分配问题  48
  4.4 算法  48-59
    4.4.1 集中式算法  48-52
    4.4.2 分布式算法  52-59
第五章总结与展望  59-60
参考文献  60-64
附录硕士在读期间发表的学术论文  64-65
致谢  65-66

基于编码的网络容量研究

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