《无线环境下基于网络编码的多播数据传输研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无线环境下基于网络编码的多播数据传输研究（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中国科学技术大学 硕士学位论文 无线环境下基于网络编码的多 播数据传输研究 ， 作者姓名： 学科专业： 导师姓名： 完成时间： 蒋友辉 通信与信息系统 卢汉成副教授 二。一二年五月 U n l V e r S i t y O fS C l e n C ea n d T e C h n O l O g y O fC h i n a A d i S S e r t a t i O nf b rm a S t e r Sd e g r e e R e S e a r c hO nN e t w O r k C O d i n g B a S e dM U I t i C a S t T 。r a n
2、 S m i S S i O n i nW i 阳I e S S E n V i r O n m e n t S A u t h o r sN 锄e ： Y o u h u i J i a n g S p e c i a l i t y ： C o m m u n i c a t i o na n dI n f o 撇a t i o n S y s t e m s S u p e r v i s o r ：A s s o c i a t eP r o f H a n c h e n g L u F i n i s h e dt i m e ： M a y ，2 0 12 中国科学技术大学学位论
3、文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成 果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写 过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确 的说明。 作者签名：签字日期： 2 丛：笸： 中国科学技术大学学位论文授权使用声明 作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥 有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入中国学 位论文全文数据库等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存、
4、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 掘开口保密( 年) 作者签名：趣物雄作者签名：鲣逸塑翌 签字日期：盘! 丛： 导师签名：圭】垦茎 导师签名：平2 垦垡 签字日期： 2 1 2 丛：堕；二 摘要 摘要 随着无线通信业务的迅速发展，无线带宽已经成为稀缺资源，如何提高无线 带宽利用率已成为最受关注的研究热点之一。已有研究表明多播可以有效提高无 线带宽的利用率，但在无线环境下多播数据尤其是可靠多播数据的传输还存在一 些挑战。接收节点信道状态的异构性使得不同接收节点丢失的数据不同，源节点 重传某个节点的丢失数据会造成已经接收到该数据的
5、接收节点的数据重复接收， 从而导致无线带宽的浪费；接收节点信道状态的异构性还使得源节点数据发送速 率的选择变得更加复杂，而不合理的发送速率同样会造成无线带宽的浪费。另外， 源节点传输的数据也可能具有异构性，即不同的数据对服务质量具有不同的影 响，这也对多播数据传输提出了更高的要求，即在传输时要对数据进行区分，保 证节点获得的服务质量与其信道状态相匹配；此外，数据还可能具有一定的延迟 要求。因此，在接收节点信道状态异构的情况下，源节点如何选择发送速率，并 且根据数据的异构性和延迟约束来确定传输策略，以最大化无线信道的利用率， 是多播数据传输迫切需要解决的问题。本文将围绕以上问题展开研究。 首先，
6、本文利用无线信道的广播特性，通过在多播中结合网络编码来提高接 收节点信道状态异构情况下的无线信道利用率。接收节点信道状态异构导致不同 接收节点丢失的数据不同，源节点重传包含所有数据的线性编码包，而不是某个 节点丢失的数据包。每个接收节点接收到足够多的线性独立编码包后，都可以解 码出自己所需要的数据包，从而提高传输效率。结合网络编码后多播速率的选择 对无线信道的利用率有决定性的影响。当发送数据量一定时，多播系统延迟取决 于最后一个完成所有数据接收的节点。接收节点信道状态不仅仅表现出异构性， 而且还具有时变性，特别是在移动环境下。因此，每个接收节点完成指定数量的 数据接收所需要的时间，不仅受当前信
7、道状态的限制，还取决于其将来的信道状 态变化，这也意味着最小化多播系统延迟的源节点发送速率应该是时变的。本文 根据接收节点当前信道状态预测其变化，并结合接收节点的数据接收状态，提出 一种最小化多播系统延迟的速率选择算法。 其次，在以上研究的基础上，本文还对数据异构情况下的多播传输策略进行 了研究，具体考虑基于可伸缩视频编码技术的应用场景。视频数据和普通数据相 比具有更强的延迟约束，需在规定的时间内到达接收节点，而且经过可伸缩视频 编码后具有可伸缩性，不同层数据对视频质量具有不同的影响，基础层数据对服 务质量影响大，要求可靠传输，而增强层数据则可以尽力传输。本文综合考虑数 据的异构性和接收节点信
8、道状态的异构性，提出一种基础层数据和增强层数据混 合网络编码重传策略，使信道较差的接收节点在接收基础层数据的同时，信道较 塑 好的警收节点能够接收增强层数据，从而为不同节点提供不同层次的服务质量。 关键字：无线多播速率选择网络编码可伸缩视频编码 A b s t r a c t A B S T R A C T W 1 I 它l e s sb a n d w l d t hh a sb e c o m es c a f c er e s o u r c ea sw i r e l e s sc o n u 玎u n i c a t i o n b u s i n e s si n c r c a
9、s e s r a p i d l y ，a I l di m p r o v i n gu t i l i z a t i o no fb a n 捌d m h a sb e c o m et h e m o s tc o n c 啪e dr e s e a r c h M u l t i c a s t e 彘c t i V e l y u t i l i z e sb 眦d w i d mb e c a u s eo f b r o a d c a s t i n gf I e a n 玳o fw 拍l e s sc h a l l l l e l ，h o w e v c r ，t h
10、 e r ea r eal o to fc h a l l e n g e sf o r m u l 虹c a s t ，e S p e c i a l l yr e l i a b l e m u l t i c a s ti I l w i r e l e s s 曲啊r o m e n t H e t e r o g e n e i t ) ，o f r e c e i v e r s c h a n n e ll e a d st od i 珏醯e n td a ：t al o s so fr e c e i V e r s ，a n di tw o u l dw a s t e b
11、a l l d w i 删1i fm es o u r c er e 扛a n s m i 位e do n el o s t p a c k e t o fs o m er e c e i v e r ，b e c a u s e r e c e i V e r Sw h i c hh a v er e c e i v e dm e c u r r e n t 订a n s m i t t i n gp a c k e t 谢nD e p e a t l yr e c e i V et h e p a c k e t M o r e o V e r ，h 蜘g e n e i t y o fr
12、 e c e i v e r s d l a n n e lm a 玉汜s 仃a n s m i s s i o nr a t e s e l e c t i o nm o r ec o m p l c X ，a l l d i n a p p f o p r i a t e 仃a l l s I n i s s i o nr a t es e l e c t i o nw i l la l s or e s u l t i nw a s t eo fb a l l d w i d 也W h a t sm o r e ，d a t am a yh a v ed i 西嚣e n ti m p a
13、 c t so nq u a l i t ) ，o f s e r v i c e ，a n di tp u t sf o r w a r dh i g h c rr e q u i r e m e n tw h e n I n u l t i c a s t i n gh e t e r o g e n e o u sd a t a ns h o u l dd i 珏e r e n 廿a t et h ed a 瞳a 、) l ，：b e n 胁s m i t t i n gt op r o m i s et h eq V a l i 够o fs e r v i c eo f r e c e
14、 i V e rm e e t i n gi t sc h 籼e 1 B e s i d e s ，d a t am a yb ec o n s 仃：l i n e db yt l l ed e a d l i n e W i t h h e t e r o g e n e 饥l s d l a n n e lo fr e c e i v e r s ，i n0 r d c rt om a X i m i z eu t i l i z a t i o no fw i r e l e s s c h 踟e l ，i ti s a 1 1 u l 售e n tp r o b l e mt ob e
15、s o l v e dh o wt o s e l e c t 纽眦s m i s s i o nr a t ea n d 仃a n s m i s s i o ns c h e m e sa c c o r d i n gt od i 妇f e f e n td 啪a 1 1 d so fd a 协a l l dc o n s 咖i n e dd e l a y I i lt h i sp a p e r ，w ew i l ld 0r e s e a r c ha r 嘲d p r O b l e m sa b o v e F i r S t l y l l s i n gb r o a
16、d c a 妯培f e a t l 鹏o fw i r e l e s sc l l a n n e l ，t l l i sp a p c ri m p r o v e s 砸l i z a t i o no fw i r e l e s sc h a n n e l w 油h c t e r o g e n e o u sc h a n n e lo fr e c e i v e r st h r o u 曲 c o l _ b i n i n g n e 呐o r kc o d i n ga n dm u l t i c a s t H e t e r o g e n e i 锣o fc h 缸m e lo fr e c e i v e r s l e a d i n gt o d i a e r e n td a t al o s so fr c c e i v e r s ，t h es 0 1 u - c ed o e sn o tr e 仃a n s m
