多源组播连接的线性网络编码构造

针对多源组播连接问题,给出运用线性网络编码技术进行数据传输并达到最大吞吐率的编码构造方法.把多源组播网络划分成多个子图,每一个子图是一个单源组播网络;为了使网络的吞吐率达到最大,本文把划分子图问题转化为一个组合优化问题,并给出基于遗传算法的求解方法;然后利用实现单源组播连接的线性网络编码技术,对每一个单源组播网络进行编码构造.仿真测试结果表明,提出的方法是可行的,能够实现多源组播连接的线性网络编码构造.

线性网络编码运算代价的估算与分析

对伽罗华域代数运算的时间复杂度进行了精确分析,在此基础上,对线性网络编码的工作机理进行了剖析,针对单源多播连接,以运算延迟衡量运算代价,在确定网络编码数据传输方式与随机网络编码数据传输方式下,分别建立了估算运算代价的数学模型,揭示了运算代价与环境参数(多播率、有限域的阶以及数据块长度)之间的关系,并对影响运算代价的关键因素进行了理论分析。分析结果表明,合理地选择环境参数可以减少运算代价。数值计算与仿真测试结果表明了提出模型的正确性,并验证了理论分析的结论。

一种基于子树分解的组播线性网络编码算法

针对拓扑不变网络的单源组播网络编码问题,基于子树分解提出一种新的线性网络编码算法。该算法由线图变换、子树分解、边不相邻路径搜索、全局编码矢量分配和局部编码矢量计算等过程组成。算法输入为满足组播条件的有向无环网络,输出为各边的全局编码矢量和局部编码矢量。在子树分解过程中,子树内部的边不需要编码,只对子树之间的边进行编码。理论分析和仿真实验结果表明,利用子树分解可以降低网络规模以及路径搜索和分配编码矢量的计算复杂度,缩短编码算法的运行时间,因此该算法是一种高效的单源组播网络编码算法。

一种应用随机线性网络编码的无线广播重传方法

无线网络广播重传处理中,多个接收节点中的任意一个节点的丢包都要求源节点重传数据包,需要广播发送较多的重传次数.本文将随机线性网络编码技术应用在无线网络广播重传中,提出一种新颖的广播重传方法(RLNCBR).该方法中,源节点记录多个接收节点中丢包最多的接收节点丢包数,再按照随机线性网络编码的方法编码组合该丢包数个线性编码包;源节点广播重传;接收节点采用运算编码线性组合的方法获得信息包数据.数学分析表明,该方法能保证所有接收节点的编码可解性,同时重传次数可达到理论最优性;模拟测试结果表明:与传统重传方法相比,RLNCBR有效地减少了信息包的平均传输次数,提高了传输效率.

多源多中继无线网络中基于随机线性网络编码的调度方案

现有多中继无线网络中传输调度方案主要针对单信源且转发链路状态相同的情况,多采用顺序转发的调度方式,传输效率较低。针对此问题,该文提出一种基于随机线性网络编码的优先级调度方案。该方案在不同的传输阶段,利用信息包接收状态或编码向量之间的线性关系生成反馈信息,计算中继节点的有效信息包数。在转发链路状态不同的情况下,综合考虑各中继节点的有效信息与链路传输可靠性,确定优先级,从而完成调度。该方案实现了多中继对多信源信息的协同转发,在转发链路状态差异较大时,能自适应地选择最优转发节点和路径,提高信息包的传输成功率。仿真结果表明,相比传统基于单信源或顺序调度的方案,该方案能有效提高网络吞吐量,减少重传次数。

多源多宿组播网络线性网络编码的优化构造

针对多个源点需要同时组播数据至所有宿点的多源多宿组播网络,给出了采用线性网络编码实现数据传输并达到最大吞吐率的编码构造方法。通过添加一个虚拟源点以及该虚拟源点至所有源点的虚拟链路,形成了一个含有约束条件的单源组播问题,借助于这个单源组播问题,建立了求各源点组播率的数学模型,该模型是一个组合优化问题——背包问题,并给出了基于遗传算法的实施方法。然后运用实现单源组播连接的线性网络编码构造技术确定各信道的编码矢量。理论分析和仿真测试结果表明,本文提出的方法是可行的。

随机线性网络编码的一种差错控制方法

针对随机线性网络编码,提出点-点检错和端-端重传相结合的差错控制方法.借助于随机线性网络编码的鲁棒性,对信道的突发性错误和随机错误,采用三维奇偶校验码进行检错,让有错的数据包不参与编码;当宿点不能解出源点播出的信息时,通过反馈重传策略让源点重传信息.理论分析和仿真测试结果表明,在伽罗华域较大且数据包较长时,提出的方法能以较大的概率消除信道的传输错误,并解决了全局编码向量出错的问题,且以较低的重传率实现宿点完整地接收源点的信息.

线性网络编码在协作通信中的应用

协作通信是提高无线网络链路可靠性的最有效方法之一。文中将线性网络编码引入多用户协作通信系统中,提出新的中继转发方法。在中继转发阶段,参与协作的用户将机会侦听到的来自其它协作用户的数据和自身的数据进行线性网络编码,并转发出去。理论分析和仿真表明,与原有的基于异或编码方式的转发方法相比,本文的方法能获得更高的空间分集度,更低的系统中断概率。

多信源多播网络编码问题的信息率区域刻画

该文研究多信源多播网络编码问题,其中每个信宿节点都希望正确解码由多个信源节点所生成的信源消息.对于该问题,率区域定义为平均使用一次网络时,信源节点可以将信源消息多播至所有信宿节点的码率元组所形成的集合.该文完全刻画了多信源多播网络编码问题的率区域,并且研究了码的构造.首先证明了对于信源节点集的任意子集,其码率和的上界为该子集到所有信宿节点的最小割容量的最小值.使用变换方法进一步发展了向量线性网络编码的系统构造.这种码的构造方式适用于任何可行的码率元组.基于已得到的率区域的外界以及码的构造,完整刻画出任意多信源多播网络编码问题的率区域.

最优线性网络编码的分布式构造方法

针对单源组播网络,在合理的假设条件下,提出了最优线性网络编码(在吞吐率最大的前提下编码代价最小)的分布式构造方法。首先对线性网络编码的机理进行分析,得出了不同组播率下编码方案间的内在联系,导出了一个在线测试组播容量的策略;提出的方法以遗传算法为搜索引擎,结合随机线性网络编码,嵌入了在线测试组播容量的策略。通过合理地设计编码系数的生成规则和进化策略,在获得最大吞吐率前提下达到最小编码信道数的同时,构造出相应的编码方案,且编码系数保存在各节点中,从而可以采用确定性网络编码数据传输策略传输数据。仿真结果表明提出的方法是有效的。

基于自适应随机线性网络编码的优先级调度方案

该文针对无线多播网络中基于随机线性网络编码(RLNC)调度方案计算复杂度高,且网络传输性能易受反馈信息影响等问题,提出一种基于自适应RLNC的优先级调度方案(PSARLNC)。该方案结合视频流的特征采用适应多播的RLNC,相较于传统RLNC计算复杂度降低。经过初始传输后,在后续数据恢复阶段,综合考虑数据包剩余传输时隙,选取目的节点增益最大传输方式,最大化数据传输。同时,各中继节点根据接收情况,构建各自解码概率值,并以此为依据确定调度优先级并完成转发,自适应调整各节点传输,有效减少对反馈信息的依赖。仿真结果表明该方案与完全反馈方案性能十分接近,且在减小计算复杂度和降低对反馈信息依赖同时保证了较好的性能。

线性网络编码的类型保持转换矩阵

提出了类型保持转换矩阵的概念,用以描述为同一网络构建的类型相同、速率不同的线性网络编码间的转换关系,并为四类线性网络编码证明了其类型保持转换矩阵的存在性。进而,提出了一种变速率线性网络编码的构建框架。当在网络上实现由此框架构建的任意类型的变速率线性网络编码时,仅信源节点需要根据发送速率的变化采用相应的类型保持转换矩阵改变其局部编码核,而网络中任意非源节点上进行的网络编码操作均无需改变。

基于线性网络编码的无线网络信道接入机制

为了提高无线自组织网络的通信性能,针对当前网络信道接入机制存在的不足,提出一种基于线性网络编码的信道接入机制(LNC)。首先对传统网络信道接入机制的工作原理和缺陷进行分析,然后采用线性网络编码方式提高数据包传输效率,最后运用马尔科夫链模型对LNC进行数学建模,并通过仿真实验对其性能进行分析。仿真实验结果表明,相对于传统网络信道接入机制,LNC不仅提高了网络的吞吐量,降低了节点的数据包丢失率,而且提高了信道利用率。

多中继协作无线网络中基于随机线性网络编码的调度方案

为进一步提升多中继协作无线网络传输效率,提出一种基于随机线性网络编码的动态规划方案,以最小化重传次数为目标,综合考虑各中继节点的有效信息与链路传输可靠性,实现多中继协同转发,以提升传输有效性。在各转发链路相互独立的情况下,针对整个传输过程,自适应地选取状态转移路径,确定最优转发节点。仿真结果表明,方案相比随机调度机制能显著提升平均吞吐量,减少重传次数。在降低对反馈信息依赖和减少反馈开销的同时,其性能皆逼近完全反馈下基于贪心算法的调度机制。

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。

一种改进的多源组播网络的线性网络编码构造方案

在传统的线性网络编码算法中,网络中间节点执行编码操作,这提高网络吞吐量并增加编码和解码的计算成本。根据网络中间节点入度和出度的关系,将网络中间节点分为编码节点和非编码节点,最小化网络编码信道数,进行随机线性网络编码。仿真测试结果表明,组播容量不仅达到理论最大值,而且还降低时间和空间复杂度。

rlncBT：随机线性网络编码的P2P内容分发系统

基于线性编码和BT的原理和技术,设计和实现了一个基于随机线性网络编码的P2P内容分发系统,并对Piece选择策略进行了改进。通过仿真实验和理论分析,表明该系统具备下载成功率更高、平均下载时间更短、更好的健壮性、对网络带宽资源与服务器资源的利用率更高、对种子节点和服务器的依赖性更弱等多项优点。

基于随机线性网络编码的双源交替调度算法

为减少单源组播中链路质量最差的组播成员对组播速率的影响,该文提出了适用于双源可靠组播的静态和动态交替调度算法。算法通过交替传输编码数据包,可充分挖掘组播成员到不同源节点链路质量的差异性。与单源组播相比,理论分析和仿真表明:两种调度算法可以有效提高组播速率,从而减少期望传输时间。动态交替调度算法通过动态更新参数,可以获得更低的期望传输时间。

一种基于线性网络编码的传感器网络广播认证协议

广播通信的安全性是传感器网络中极具挑战性的安全问题之一.线性网络编码作为一种简洁高效的数据编码方法,可以提高网络吞吐量并保障网络的健壮性.为了改善网络广播认证效率,基于线性网络编码机制,结合同态签名技术,首先构造了一个同态网络编码签名方案,重点研究了该签名方案在广播通信中的应用,构造了一个适用于传感器网络的广播认证协议.性能分析表明该协议具有较高的安全特性与通信效率.

双时隙多用户线性网络编码协作的中断概率分析

线性网络编码协作(LNCC)是一种将线性网络编码与协作通信相结合的技术,能够提高频带利用率,降低中断概率.该文从理论上分析了双时隙M(M2)用户LNCC的紧近似中断概率,并通过Monte Carlo仿真验证了理论分析的正确性.同时,通过分析渐近中断概率,该文给出了双时隙M用户LNCC的分集阶数.为了说明线性网络编码为协作通信带来的额外增益,该文将双时隙M用户LNCC与分集阶数相同的传统M用户放大-转发协作系统进行了性能比较.结果发现,给定相同的有效频谱效率,前者的中断概率要显著低于后者.