無線環(huán)境下基于網(wǎng)絡(luò)編碼的多播數(shù)據(jù)傳輸研究.pdf

1、隨著無線通信業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，無線帶寬已經(jīng)成為稀缺資源，如何提高無線帶寬利用率已成為最受關(guān)注的研究熱點之一。已有研究表明多播可以有效提高無線帶寬的利用率，但在無線環(huán)境下多播數(shù)據(jù)尤其是可靠多播數(shù)據(jù)的傳輸還存在一些挑戰(zhàn)。接收節(jié)點信道狀態(tài)的異構(gòu)性使得不同接收節(jié)點丟失的數(shù)據(jù)不同，源節(jié)點重傳某個節(jié)點的丟失數(shù)據(jù)會造成已經(jīng)接收到該數(shù)據(jù)的接收節(jié)點的數(shù)據(jù)重復(fù)接收，從而導(dǎo)致無線帶寬的浪費；接收節(jié)點信道狀態(tài)的異構(gòu)性還使得源節(jié)點數(shù)據(jù)發(fā)送速率的選擇變得更加復(fù)雜，而

2、不合理的發(fā)送速率同樣會造成無線帶寬的浪費。另外，源節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也可能具有異構(gòu)性，即不同的數(shù)據(jù)對服務(wù)質(zhì)量具有不同的影響，這也對多播數(shù)據(jù)傳輸提出了更高的要求，即在傳輸時要對數(shù)據(jù)進行區(qū)分，保證節(jié)點獲得的服務(wù)質(zhì)量與其信道狀態(tài)相匹配；此外，數(shù)據(jù)還可能具有一定的延遲要求。因此，在接收節(jié)點信道狀態(tài)異構(gòu)的情況下，源節(jié)點如何選擇發(fā)送速率，并且根據(jù)數(shù)據(jù)的異構(gòu)性和延遲約束來確定傳輸策略，以最大化無線信道的利用率，是多播數(shù)據(jù)傳輸迫切需要解決的問題。本文將圍繞

3、以上問題展開研究。
　　 首先，本文利用無線信道的廣播特性，通過在多播中結(jié)合網(wǎng)絡(luò)編碼來提高接收節(jié)點信道狀態(tài)異構(gòu)情況下的無線信道利用率。接收節(jié)點信道狀態(tài)異構(gòu)導(dǎo)致不同接收節(jié)點丟失的數(shù)據(jù)不同，源節(jié)點重傳包含所有數(shù)據(jù)的線性編碼包，而不是某個節(jié)點丟失的數(shù)據(jù)包。每個接收節(jié)點接收到足夠多的線性獨立編碼包后，都可以解碼出自己所需要的數(shù)據(jù)包，從而提高傳輸效率。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)編碼后多播速率的選擇對無線信道的利用率有決定性的影響。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)量一定時，多播系

4、統(tǒng)延遲取決于最后一個完成所有數(shù)據(jù)接收的節(jié)點。接收節(jié)點信道狀態(tài)不僅僅表現(xiàn)出異構(gòu)性，而且還具有時變性，特別是在移動環(huán)境下。因此，每個接收節(jié)點完成指定數(shù)量的數(shù)據(jù)接收所需要的時間，不僅受當(dāng)前信道狀態(tài)的限制，還取決于其將來的信道狀態(tài)變化，這也意味著最小化多播系統(tǒng)延遲的源節(jié)點發(fā)送速率應(yīng)該是時變的。本文根據(jù)接收節(jié)點當(dāng)前信道狀態(tài)預(yù)測其變化，并結(jié)合接收節(jié)點的數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，提出一種最小化多播系統(tǒng)延遲的速率選擇算法。
　　 其次，在以上研究的基礎(chǔ)上，

5、本文還對數(shù)據(jù)異構(gòu)情況下的多播傳輸策略進行了研究，具體考慮基于可伸縮視頻編碼技術(shù)的應(yīng)用場景。視頻數(shù)據(jù)和普通數(shù)據(jù)相比具有更強的延遲約束，需在規(guī)定的時間內(nèi)到達(dá)接收節(jié)點，而且經(jīng)過可伸縮視頻編碼后具有可伸縮性，不同層數(shù)據(jù)對視頻質(zhì)量具有不同的影響，基礎(chǔ)層數(shù)據(jù)對服務(wù)質(zhì)量影響大，要求可靠傳輸，而增強層數(shù)據(jù)則可以盡力傳輸。本文綜合考慮數(shù)據(jù)的異構(gòu)性和接收節(jié)點信道狀態(tài)的異構(gòu)性，提出一種基礎(chǔ)層數(shù)據(jù)和增強層數(shù)據(jù)混合網(wǎng)絡(luò)編碼重傳策略，使信道較差的接收節(jié)點在接收基礎(chǔ)