基于网络编码的无线网状网性能优化技术研究

针对无线网状网中基于网络编码的性能优化面临的问题，本课题将结合无线网状网数据传输的广播特征和网络拓扑的多跳特征，从系统角度分析网络编码与性能优化之间关系，并基于跨层设计与协同思想，从MAC层、网络层等不同层次剖析信号干扰、拥塞控制等对网络编码性能增益影响的内在机理，建立相应的性能增益评价模型。在此基础上，以"分析影响机理-建立评估模型-研究优化技术-提供协议支撑"为研究的技术主线，从"MAC层网络编码性能增益评估/优化模型"、"网络编码感知的QoS路由评估/优化模型"、"容量感知的自适应流内编码效能评估/优化模型"等层面将对基于网络编码的无线网状网性能优化所涉及到的关键技术开展研究。

立项以来，课题组从网络编码性能优化、网络编码流调度、移动网络容量模型、频谱动态分配与优化管理等角度对基于网络编码的无线网状网性能优化所涉及到的关键技术开展研究。以上述关键技术研究成果为基础，课题组还对面向无线网络环境的移动流媒体服务技术开展了研究，实现了一个基于智能手机的移动流媒体服务系统原型。课题研究的主要创新成果包括：. A）在基于网络编码的数据流调度方面，建立了面向OFDMA的网络编码感知数据优化调度机制，有效提高了中继网络的吞吐量，并降低了编码计算开销。建立了面向多跳无线网络基于数据流的网络编码架构，有效提高COPE带来的编码增益。. B）在无线网络的网络编码优化方面，建立了基于扩展图重叠分块编码的传输优化技术，通过树形结构的分析和扩图论证，实现了该方法所能达到的传输速率的下限，提高分块编码的传输速率。通过挖掘无线网络中潜在的编码机会，建立了支持可靠组播的网络编码差错恢复机制，有效降低了计算复杂度。. C）在无线移动自组织网络中的容量优化方面，针对关联移动模型，提出了一种基于f-cast的高效多跳路由调度算法，求出了网络容量的标度率表达式，并发现存在f的最优值，使得网络容量最大。针对群组移动模型，首次研究了群组模型下异构无线网络的容量和时延性能，提出了一个近似最优的调度-路由策略，并发现当设置群组半径为常数时可以更小的时延获得相同的容量标度律。. D）在无线网络频谱动态分配方面，提出基于近似诚信的动态频谱拍卖机制及支持双向诚信拍卖的动态频谱分配机制，在保证诚信基础上有效提升了频谱资源的动态共享。. 课题组在包括《IEEE Transactions on Parallel and Distributing Systems》、《IET Communications》、《Computer Networks》、《IEICE Transactions on Communications》、《电子学报》等在内的知名国际刊物及国内一级学报发表刊物论文5篇，在包括ISIT 2012、WCNC 2013、WCNC 2012、WCNC 2011、GLOBECOM 2012、GLOBECOM 2011、IWQoS 2010、ICPADS 2010等前沿国际会议及国内会议发表会议论文10篇，申请2项发明专利（授权1项）。