基于流编码的机会路由协议设计

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传统的路由算法在无线网状网中性能表现欠佳。机会路由有效利用了无线信道的广播特性,显著提高了无线网状网单播通信的吞吐量。网络编码技术的引入使机会路由协议能以简单、实用的方式实现,避免了节点间复杂的协调过程。流编码技术的提出,解决了基于网络编码的机会路由中数据包解码前无法确认的问题。因此,这项技术在机会路由协议设计中的应用具有很高的研究价值。本文首先提出机会路由协议设计需要解决的四个核心问题,并据此将机会路由协议分为基于调度的机会路由协议和非调度的机会路由协议两大类。非调度的机会路由代表着机会路由发展的趋势,文章重点分析了基于网络编码的非调度机会路由协议。文章将各类具有代表性的机会路由协议进行了分析、比较和总结,并提出了机会路由协议设计所共同面临的挑战。随后,文章对经典的MORE协议性能进行了分析,发现在端到端的ACK被反馈至源节点时间内,网络中传输的编码包是无用的,宝贵的网络资源被浪费。为了解决这个问题,我们将流编码技术应用于机会路由协议设计中,提出了一种基于编码反馈的流编码机会路由协议Slide++。协议中,我们设计了滑动窗口机制去控制节点存储开销和计算复杂度。针对MORE协议性能表现过于依赖周期性统计的丢包率的问题,协议提出了一种改进的编码反馈机制,使节点根据实时接收状况做出准确、高效的发包决策。另外,协议提出了开销控制机制去进一步控制节点的存储和计算开销。我们通过在Nsclick模拟器中进行的仿真实验验证了Slide++的准确性和有效性。和MORE相比,Slide++在不同的网络拓扑中都具有更高的吞吐量。在网络链路实际丢包率高于测量值时,Slide++的吞吐量高出同样环境下的MORE协议3.5倍。另外,我们通过设定不同的滑动窗口大小,分析、总结了滑动窗口值对吞吐量的影响,并根据实验数据得到了在特定场景下Slide++滑动窗口的经验值。
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