移动多跳网络中动态多流网络编码感知路由机制的研究

Promoting network coding gain in wireless transmission is one of the important methods to improve network throughput, solve network congestion, and achieve high network capacity. Network coding aware routing has been regarded as an effective approach to create coding opportunities actively in multi-hop networks. Traditional coding aware routing methods for inter-session network coding are based on static routing policy and simple network coding structure, both of which are not feasible for dynamic multi-hop networks. In view of above problems, this proposal studies dynamic network coding aware routing metric for mobile multi-hop networks with considering multiple unicasts. First, analyze the network coding gain in a dynamic network to explore the relations between coding aware routing and network coding gain. Second, propose low complexity grading detection method of network coding structure to achieve fast awareness of multi-hop multi-flow network coding opportunities. Last, investigate the throughput optimal dynamic coding aware routing and its distributed algorithm to achieve the smooth fusion of coding awareness and routing. The proposal aims to explore the dynamic routing metric for mobile multi-hop networks and provide theoretical basis for the network coding based technology applications.

提升网络编码传输中的编码增益是提高网络吞吐、解决网络拥塞、实现高容量网络传输的重要方法之一。编码感知路由是一种通过主动构建网络编码机会来提升网络编码增益的有效方法。传统多流网络编码感知路由多基于静态路由策略和简单编码结构，无法适应动态多跳的网络环境。针对此,本项目从多单播数据流情况出发，研究适合移动多跳网络的动态编码感知路由机制。首先，研究动态网络的网络编码增益，探索编码感知路由与编码增益之间的关系。其次，研究低复杂度编码结构分级探测的方法，实现多跳多流复杂网络编码机会的快速感知。最后，研究网络吞吐最大化的动态编码感知路由机制及其分布式算法，实现编码感知与数据路由的动态融合。本项目旨在通过以上内容的研究，探索适合移动多跳网络的动态编码感知路由机制，为网络编码在移动多跳网络中的应用提供理论研究基础。

网络编码被认为是提升网络吞吐，解决网络拥塞的有效方法之一。但受限于数据流的空间分布和网络编码自身编码结构的影响，网络通信中产生网络编码机会的概率不高。如何创创建更多网络编码机会的传输方式，是解决网络拥塞、获取网络编码增益、实现高容量网络传输的重要方向。编码感知路由是一种通过主动构建网络编码机会来提升网络编码增益的有效方法。传统多流网络编码感知路由多基于静态路由策略和简单编码结构，无法适应动态多跳的网络环境。本项目针对以上问题，从数据驱动路由机制、编码机会感知和低复杂度编码结构分级探测三个层面，对编码感知路由方法进行了深入的研究。主要成果包括：1. 提出动态时变的编码感知路由算法；2. 提出两种基于延迟优化的数据驱动路由算法；3. 提出基于最短路径的数据驱动路由优化算法；4. 提出动态分层路由机制；5. 提出基于网络编码方案的弱安全数据缓存技术等。相关算法通过在仿真软件和小型实验平台上进行的测试和对比实验分析，结果证明了提出算法的有效性和优化性。本项的研究，深入探索了适合移动多跳网络的动态编码感知路由和移动时变的数据驱动路由算法，为网络编码在动态时变网络中的应用提供理论研究基础。