《基於網路編碼和機會轉發的無線Mesh網關鍵技術研究》是依託東南大學，由張三峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於網路編碼和機會轉發的無線Mesh網關鍵技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張三峰
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
低成本、易於部署的無線Mesh網在網路接入、社區組網等方面具有顯著優勢，近年來成為研究熱點。本項目研究套用網路編碼和機會轉發技術最佳化無線Mesh網傳輸效率、保證公平性的關鍵技術。在介質訪問控制層，建立描述無線信道單播/廣播分組到達和服務過程的隨機過程模型，設計最佳化接入效率、保證資源分配公平性的信道接入控制算法；在網路層，建立成本-效用最佳化問題模型，求解最優的候選轉發節點集合和轉發任務分配方案，設計能夠反應上下游節點編碼狀態和鏈路質量時變特性的最優路徑構建算法，降低傳輸成本，提高其實用性；在傳輸層，建立描述鏈路丟包、編碼糾錯、傳輸控制視窗、傳送速率間互動機制的隨機過程模型，設計擁塞檢測和速率控制機制，提出兼顧公平性約束的網路效用最大化資源分配模型；同時，設計跨層互動機制和聯合最佳化的方法，提高整體傳輸性能。本項目的研究內容及成果具有一定的創新性，並可望推動無線Mesh網技術的實用進程。
結題摘要
低成本、易於部署的無線Mesh網在網路接入、社區組網等方面具有顯著優勢。本項目研究套用網路編碼和機會轉發技術最佳化無線Mesh網路(WMN)的傳輸效率、保證公平性的關鍵技術。 (1)研究提高編碼機會路由（NCOR）效率的關鍵技術。提出了聯合最佳化NCOR 的CFS選擇和轉發任務分配的最小成本NCOR問題(MIC-NCOR)，證明該問題的最優子結構性質，並設計了分散式的求解算法MIC-NCOR。模擬實驗證實該最佳化算法能更準確的預測實際傳輸成本，並能顯著地提高NCOR吞吐性能。 (2)研究機會廣播信道接入最佳化技術。以平均有效速率最大化為最佳化目標，基於最優停止方法，在廣播信道的交付能力和接入延遲之間折衷，得到最優的機會廣播信道接入時機，在IEEE 802.11 DCF的基礎上擴展局部探測機制，設計實現了性能最佳化的廣播信道接入協定協定O-BCast。模擬實驗證實該協定能顯著提高NCOR的端到端吞吐率，並具網路負載自適應性。 (3)研究實現了基於逐跳反饋的NCOR擁塞控制協定HCC。HCC精確評估節點的擁塞程度，並基於加增乘降原則調整每個業務流的速率。在此基礎上，由鄰居節點處理NCOR網狀路徑中各節點差異化的擁塞反饋，在降低擁塞節點的負載同時，充分利用輕載節點的轉發能力。模擬實驗結果表明，在高負載、高丟包率的WMN網路中，HCC的擁塞控制效果明顯優於端到端控制方法TCP-Vegas。 (4)研究實現了基於編碼TCP行為模型的公平性調度方法。基於二維Markov鏈建模描述TCP擁塞視窗和有效視窗的變遷過程，以最大視窗尺寸、端到端分組丟失率和編碼冗餘係數為輸入參數，通過數值計算求解得到編碼TCP的吞吐率，在此基礎上實現了編碼TCP流的公平性保證機制。多個場景下的模擬實驗驗證了該公平性機制的有效性。 項目研究成果為推進網路編碼、編碼機會路由技術在WMN網路中的實用化提供了理論和實踐支撐。
