面向无线网络的随机网络编码理论及应用

本项目瞄准无线网络应用领域所遇到的挑战性问题，寻求基于随机网络编码的解决方案，主要研究：高效低复杂度的随机网络编码理论与方法，无线网络中基于机会的随机网络编码及其优化，支持在不稳定无线链路上进行可靠数据传递的随机网络编码方案及实现，融合随机网络编码及IP路由技术的高效跨层(Cross-layer)路由算法。利用随机建模与分析、密度演化、网络流、信息论、图论、以及现代优化等理论与方法，对所提出的编码及解码方案以及算法的性能进行建模、分析与优化，形成系统的理论，并致力于将所设计的随机网络编码算法应用于基于IEEE 802.11 a/b/g标准的无线局域网和基于IEEE802.15.4标准的无线传感器网络。本项目是多学科交叉的前沿课题，研究内容属于新兴的学科，研究成果可以丰富网络编码理论且有广阔的应用前景。

本项目主要研究：高效低复杂度的随机网络编码理论与方法，无线网络中基于机会的随机网络编码及其优化，支持在不稳定无线链路上进行可靠数据传递的随机网络编码方案及实现，融合随机网络编码及IP路由技术的高效跨层路由算法。所采用的理论与方法主要有：随机建模与优化、软计算等。. 所取得研究成果包括：1）针对不可靠无线链路，提出基于网络编码和数据分块的累积重传与确认可靠传递方案，让接收端充分利用所接收到的传输正确的比特，以拼装完整的帧，达到减少重传、降低传输延迟、提高吞吐率的目的；2）针对IEEE 802.16e标准第2类节能模型中监听窗口长度固定导致一些空闲移动站因得不到及时休眠而浪费能量这一不足，提出两阶段可靠多播策略，让基站在第一阶段多播数据包，在第二阶段对第一阶段丢失的数据包进行网络编码并重播，实现了时延约束下数据包的节能与可靠传递；3）针对在无线个域网络中传递IPv6数据包需要在信源进行分片在信宿拼装，从而导致可靠性不高这一弊端，提出基于网络编码的IPv6数据包可靠传递方案，让发送节点将要传递的所有数据片进行编码，使接收节点只需要接收到部分编码包就可以解码以还原出原来的IPv6数据包，提高了IPv6数据包到达信宿的比率；4）针对多对节点进行通信时，一些路由协议导致路径交叉节点因为多条路径传递数据包而过多消耗能量，导致它们过早耗竭能量而失效，因而缩短网络生存时间这一现象，我们让交叉节点对来自交叉路径的上游邻居节点的数据包进行网络编码，然后采用多播方式把编码之后的数据包发送给下游邻居节点，由此降低数据传输能耗，从而降低整个网络的能耗；5）给出计算编码增益的贪婪算法和网络编码图的简化方法，提出了编码增益感知的路由协议，它以数据包传输时间作为路由选择度量，充分考虑络编码增益和链路带宽、丢包率对数据传输时延的影响，降低了时延；6）针对分布式存储问题，利用网络编码，提出重建时间约束下的最优节点数据修复策略并对之进行优化；7）提出了IEEE 802.11无线网络节点采用基于定时器电源管理时的缓存管理策略。. 本项目按计划进行，进展顺利；在包括《IEEE Transactions on Network and Service Management》在内的国内外重要期刊和学术会议上发表学术论文29篇；申请了发明专利4项。