网络编码只是概述.ppt
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1、School of Computer and Communication Degui XiaoDegui Xiao网络编码只是概述 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望School of Computer and Communication Degui XiaoDegui Xiao大纲大纲一一 研究背景研究背景二二 问题阐述问题阐述三三 我的工作我的工作四四 具体算法具体算法五五 仿真结果仿真结果六六 参考文献参考文献 CN 2School of Com
2、puter and Communication Degui XiaoDegui Xiao研究背景研究背景近年来,随着对无线网络的逐渐普及,对于无线网络的近年来,随着对无线网络的逐渐普及,对于无线网络的性能的研究也越来越频繁。性能的研究也越来越频繁。CN 3School of Computer and Communication Degui XiaoDegui Xiao研究背景研究背景网络编码网络编码(Network Coding)是进入是进入21 世纪后通信领域的一项重大世纪后通信领域的一项重大突破突破,它融合了编码和路由的概念它融合了编码和路由的概念,通过允许对来自不同链路的信息通过允许对来
3、自不同链路的信息进行编码组合进行编码组合,使得网络节点既实现路由功能又实现编码功能。在这使得网络节点既实现路由功能又实现编码功能。在这种全新的体系结构下种全新的体系结构下,网络性能可以达到最大流传输的理论极限。网络性能可以达到最大流传输的理论极限。下面是几种很经典的网络编码算法下面是几种很经典的网络编码算法 CN 4School of Computer and Communication Degui XiaoDegui Xiao具体算法具体算法copesc CN 5School of Computer and Communication Degui XiaoDegui Xiao具体算法具体算法
4、COPE主要包括主要包括3种主要技术种主要技术(a)Opportunistic Listening 1 无线网络是广播信道无线网络是广播信道 2 每个节点都有机会偷听到包并在一个有限的时间内进每个节点都有机会偷听到包并在一个有限的时间内进行保存行保存 3 保存包后,每个节点广播接收报告给它邻居节点保存包后,每个节点广播接收报告给它邻居节点 CN 6School of Computer and Communication Degui XiaoDegui Xiao具体算法具体算法 CN 7 CN 7(b)Opportunistic CodingSchool of Computer and Comm
5、unication Degui XiaoDegui Xiao具体算法具体算法ANC(Analog Network Coding)CN 8School of Computer and Communication Degui XiaoDegui Xiao具体算法具体算法 CN 9(b)Opportunistic Coding多重单播流在一起编码,但是解码时会分成不同流多重单播流在一起编码,但是解码时会分成不同流算法保证所有编码得包的下一跳节点能够解码相对的原算法保证所有编码得包的下一跳节点能够解码相对的原始包始包设有设有n个包个包p1,.,pn到到n个下一跳个下一跳r1,.,rn,一个节点能,一个
6、节点能够够XORn个包前提是每个下一跳个包前提是每个下一跳ri有有n 1 个包个包pj 且且 j=iSchool of Computer and Communication Degui XiaoDegui Xiao具体算法具体算法 CN 10(c)Learning Neighbor State由于网络拥塞,接收报告可能丢失或者延时,当接收报由于网络拥塞,接收报告可能丢失或者延时,当接收报告到达时也许节点已经做出了非最佳选择告到达时也许节点已经做出了非最佳选择我们改变无线路由协议来采用猜测的方法来估计对方节我们改变无线路由协议来采用猜测的方法来估计对方节点有什么包点有什么包当节点计算错误而无法解
7、码包时则相关的未编码包重新当节点计算错误而无法解码包时则相关的未编码包重新发送。发送。School of Computer and Communication Degui XiaoDegui Xiao具体算法具体算法 CN 11 Coding Gain定义定义 不用不用COPE传送的次数与用传送的次数与用COPE传送的次数的比传送的次数的比值。值。理论上最大值为理论上最大值为2实际因为机会编码,传输丢失,过大的头使实际值小于实际因为机会编码,传输丢失,过大的头使实际值小于2School of Computer and Communication Degui XiaoDegui Xiao具体算法
8、具体算法 CN 12 CN 12School of Computer and Communication Degui XiaoDegui Xiao具体算法具体算法 CN 13 CN 13Coding+MAC Gain带宽平均分配,因此瓶颈链路的包被丢弃。带宽平均分配,因此瓶颈链路的包被丢弃。Coding+MAC的最大值无限。的最大值无限。School of Computer and Communication Degui XiaoDegui Xiao具体算法具体算法 CN 14Packet Coding Algorithm(1)我们遵循包从不延时的理论,在节点队列头的包检我们遵循包从不延时的理
9、论,在节点队列头的包检测是否有可以异或的包有则异或,没有也不等待这样的测是否有可以异或的包有则异或,没有也不等待这样的包到来。包到来。(2)COPE优先选择异或长度相近的包优先选择异或长度相近的包(3)COPE不会把具有相同下一跳的包编码在一起,因不会把具有相同下一跳的包编码在一起,因此我们只要考虑具有不同下一跳的包。此我们只要考虑具有不同下一跳的包。School of Computer and Communication Degui XiaoDegui Xiao具体算法具体算法 CN 15保证找到合适的包关键在于维持一大一小两个虚拟队保证找到合适的包关键在于维持一大一小两个虚拟队列。从虚拟队
10、列的头开始找以免乱序列。从虚拟队列的头开始找以免乱序 乱序问题需要减少。主要有两个原因乱序问题需要减少。主要有两个原因1 我们编码要找合适的包。这个影响其实很小。我们编码要找合适的包。这个影响其实很小。2包丢失导致重传,这个为主要原因。包丢失导致重传,这个为主要原因。我们解决这个问题在接收端。我们解决这个问题在接收端。最后要保证邻居节点能够解码出他的未编码的包。最后要保证邻居节点能够解码出他的未编码的包。School of Computer and Communication Degui XiaoDegui Xiao具体算法具体算法 CN 16每个节点维持以下的数据结构每个节点维持以下的数据结
11、构1 每个节点输出队列按照先入先出转发数据。每个节点输出队列按照先入先出转发数据。2 对于每个邻居,每个节点维持两个虚拟电路,一个为对于每个邻居,每个节点维持两个虚拟电路,一个为大包,一个为小包大包,一个为小包3每个节点维持一个哈希表,表明每个节点拥有包的可每个节点维持一个哈希表,表明每个节点拥有包的可能性。能性。School of Computer and Communication Degui XiaoDegui Xiao具体算法具体算法 CN 17Packet Decoding每个每个节点维持一个包池,用来保存每个未编码包的每个每个节点维持一个包池,用来保存每个未编码包的复制件。复制件。
12、当一个节点收到一个由当一个节点收到一个由N各未编码的包组成的编码包,各未编码的包组成的编码包,然后一个一个检查然后一个一个检查ID,然后再包池了检查相应的包。,然后再包池了检查相应的包。最后进行异或运算得到原始包。最后进行异或运算得到原始包。School of Computer and Communication Degui XiaoDegui Xiao具体算法具体算法 CN 18Pseudo-broadcastCOPE不用不用broadcast模式因为可靠性差并且缺少回模式因为可靠性差并且缺少回退机制退机制我们选用我们选用pseudo-broadcast来解决这个问题,它借来解决这个问题,它
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