无线网络中基于网络编码的MAC层调度策略.pdf

浙江工业大学硕士学位论文无线网络中基于网络编码的MAC层调度策略摘要无线网络由于其具有很强的灵活机动性、易扩展等优点,已经得到越来越普遍的应用,特别是在环境监测、军事作战、交通运输、办公室等场景中。无线信道的广播特性带来了无线网络协议栈设计上的某些改变,特别是MAC层的变化。和以太网使用的载波侦听功能相似,无线MAC层协议使用多点竞争接入信道机制。传统传输模式下,中继节点只负责数据的存储转发工作,不会对数据包进行额外处理,因而浪费了潜在的编码增益。网络编码作为一种新近提出的思想,它允许中间结点对接收到的数据进行编码操作,以使网络的吞吐量得到大幅度的提升。首先,本文介绍了网络编码技术的由来,阐述了网络编码的基本原理。接着对流问网络编码和流内网络编码进行了详细比较分析,得出了各自适用的无线网络应用场景。各种基于网络编码思想的应用得到了长期发展,这些研究结果表明网络编码具有提高网络吞吐量、减少时延、增强可靠性等优点,因而进一步促使我们对其进行广泛研究。其次,分析了无线网络MAC层工作机理。MAC层协议决定了节点的信道接入机制,节点以载波侦听多点接入/冲突避免(CSMA/CA)的方式接入信道,因而实现了各节点之间的分布式管理。为了适应传感器网络的节能需求,对MAC协议的侦听/睡眠周期制定某种分配策略而得到了多种MAC变种。随着网络编码的持续发展,基于它的MAC层调度策略方面的研究也逐渐展开,因此设计基于网络编码的MAC协议将成为一个新的课题。最后,针对一跳范围内的无线蝴蝶网络,源节点一直有数据包要发送的情景,我们把网络编码的技术融入到MAC层设计当中,提出了基于网络编码的MAC层调度策略。该策略对编码节点的缓冲区进行动态分配,使每条流拥有自己的虚拟缓冲区。当两个虚拟缓冲内的数据包数量之差达到预设阈值时,MAC扩大数据包较多的缓冲区所属流的源节点的竞争窗口大小。这样一来另一源节点接入信道的机会将会增加,因此编码节点可编码的概率将会增大。Matlab仿真实验表明,该策略相比于传统无网络编码及传统有网络编码的情况下都有提高吞吐量方面的优势。关键词:无线网络,网络编码,,MAC层,WoRKSABSTRACTBecauseofitsverystrongflexibilityandmobility,esmoreandmorepopular,especiallyinscenariossuchaSenvironmentalmonitoring,militaryoperation,transportation,'workprotocolstack,,relaynodeisonlyresponsibleforstore。and·forwardingpackets,noextraprocessinginvolved,;,,,parativeanalysisbetweeninter-flowandintra-workcoding,workenvironment,-baSedapplicationsgetlong—termdevelopment,workthroughput,reducinglatency,,(esswithCollisionAvoidance)faShion,,someMACvariantswereproducedbyperformingsomeallocation