《分散式無線網路中物理層網路編碼的性能分析》是依託廈門大學，由林世俊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：分散式無線網路中物理層網路編碼的性能分析
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：林世俊
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在簡單的三節點雙向中繼系統中，物理層網路編碼已經被證明可以大幅度地提高網路的吞吐量。然而，當物理層網路編碼的套用被拓展到較複雜的分散式無線網路時，其性能究竟如何仍然沒有得到很好的研究。鑒於此，本課題擬分以下三個步驟對物理層網路編碼在分散式無線網路中的性能進行分析：（1）在網路流量理想且無線網路拓撲和節點位置固定的情況下，研究分散式無線網路中物理層網路編碼的性能極限；（2）針對拓撲和節點位置固定的典型網路場景，考慮網路流量不理想情況，分析網路流量對稱性和物理層網路編碼性能之間的關係；（3）考慮節點位置可以移動的分散式無線網路，研究物理層網路編碼的性能極限。課題的預期研究成果將有助於深入了解各種典型分散式無線網路場景下物理層網路編碼的性能特徵，也為將來物理層網路編碼的套用提供一定的理論指導。
結題摘要
在國家基金“分散式無線網路中物理層網路編碼的性能分析” （61401380，2015.01-2017.12）的支持下，我們對物理層網路編碼在分散式無線網路中的性能進行深入分析。首先，我們針對“兩個用戶群通過一個中繼節點相互通信”的場景，分別基於IEEE 802.11和ALOHA協定，建立無網路編碼、採用傳統上層網路編碼、採用物理層網路編碼時的數學模型，並通過計算機仿真驗證模型的精確性。基於上述數學模型，我們推導出網路吞吐量和節點傳送機率之間的關係並藉助最最佳化理論，求出最優節點發射機率，得出物理層網路編碼的吞吐量增益。同時，我們發現物理層網路編碼的性能主要取決於節點對之間的業務平衡度，而傳統網路編碼的性能主要取決於兩個用戶群之間總業務量的平衡度，因此，我們提出混合網路編碼方式，通過物理層網路編碼和傳統網路編碼聯合使用，進一步提高網路的吞吐量。其次，我們考慮多個節點通過多跳和中心接入節點進行通信的場景，分析採用物理層網路編碼後網路的吞吐量容量，給出了3跳和4跳等長鏈路和非等長鏈路網路的閉合吞吐量容量表達式。在該場景吞吐量容量的分析過程中我們發現：增加信乾噪比閾值雖然可以增加單鏈路的容量，但同時也降低了網路的空間復用率，因此，整個網路的吞吐量容量不會隨著信乾噪比閾值的增加而一直增加。為了最大化整個網路的吞吐量容量，我們必須選擇合適的信乾噪比。第三，基於兩個用戶群通過一個中繼節點並採用ALOHA協定進行通信的場景，我們通過對網路流量對稱性對吞吐量影響的分析，我們提出基於用戶緩衝區信息的改進RTS/CTS協定。中繼節點通過收集用戶節點緩衝區中前面幾個數據包的目的地址，決定下個時隙傳輸的節點，使物理層網路編碼的使用機率進一步提高，從而提高系統的吞吐量。最後，針對移動分散式無線網路和IEEE 802.11協定，我們推導出採用物理層網路編碼時所需的載波偵聽範圍。目前，我們已經在該研究課題相關研究點上發表IEEE Transactions on Wireless Communications期刊論文3篇、其他SCI期刊論文1篇、會議文章2篇，申請國家發明專利3項，很好完成既定的研究目標。
