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无线网络资源有限,应用环境复杂多变,如何提高网络吞吐量,最大化利用网络资源,保证数据通信的服务质量是值得研究的问题。网络编码技术能够提高网络的吞吐量、传输效率和可扩展性。不同于传统通信网络节点的“存储-转发”路由模式,网络编码允许数据在中间节点进行融合,即编码操作。 本文旨在深入研究基于效用函数的机会网络编码机制。考虑链路质量,深入分析现有典型的网络编码协议应用于无线网络存在的问题,有针对性地从几个方面提出改进的网络编码机制,包括区分普通通信流和视频流,分别构建基于网络编码的数据包效用函数,评估无线传输的效率和质量。 本文的具体研究工作包括以下几个方面: 第一、提出一种链路质量感知的机会网络编码机制(LONC)。无线网络固有的广播特性使得节点不仅可以存储本节点发送的数据,而且可以监听到邻居节点的数据传输,因此,该机制将网络编码和机会转发技术相结合,通过期望传输次数来计算数据包传输效用值,用于衡量数据包传输效率。在此基础上,根据效用值动态分配数据包调度优先级,使得高优先级的数据包有更高的概率获得转发机会,从而有利于提高网络吞吐量。仿真结果表明LONC机制能够显著提高网络的吞吐量,在一定程度上保证了数据传输质量。 第二、提出一种链路质量感知的协作式网络编码机制(LCNC)。该机制针对经典COPE协议不适用的网络场景,以提高无线节点可解码率为初始目标,通过数据包的协作编解码运算,最终提高网络吞吐量。该机制运用下游节点的可解码方式数以及链路的质量定义效用函数,综合评价数据包转发有效性。通过发送适量冗余包的方式增加节点的可解码率,保证目的节点至少有一种方式解码得到所需原始包。仿真结果表明LCNC机制能够有效提高网络的吞吐量。 第三、提出面向视频传输优化的机会网络编码机制(O2NC)。该机制结合网络编码和机会路由技术,根据传输路径收益和视频数据的重要程度计算候选节点集合;同时,考虑视频数据包编码比重和重要程度等参数,评估编码包综合效用,选取转发效用值最大的视频编码组合。仿真结果表明,与典型的网络编码协议相比,O2NC机制能够显著提高视频序列的可解码帧率和峰值信噪比(PSNR)。