基于网络编码应用层组播算法的研究

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1、摘要2000年，Ahlswede等人基于网络信息流的概念提出了网络编码的思想。通过允许网络节点进行编码，可以获得网络组播速率的最大流限，即网络资源利用的理论上限，而通过传统的路由和复制并不一定能够获得该最大流限。此外通过网络编码可以取得节省网络带宽资源，平衡链路负载，优化能量受限网络的能量消耗等好处。目前，有关网络编码理论的研究已经引起了学术界的高度重视，网络编码已经成为网络信息理论领域最受瞩目的研究热点之一。论文在分析网络编码理论的基础上，深入研究了网络编码与应用层组播的融合机制，着重研究了基于随机方式的网络

2、编码的应用层组播算法。本文首先介绍网络编码的原理，分析网络编码获得最大吞吐量的原因。研究网络编码与应用层组播的融合机制，在对各种机制性能进行分析基础上，提出了一种基于随机方式的网络编码的应用层组播算法；对于网络拓扑结构的建立，采用最小费用最大流算法来实现，为了节约带宽，在最小费用最大流算法基础上提出减少组播会话冗余吞吐量算法，目的就是使网络流量最大而费用最小；对随机方式的编码策略进行分析研究，提出所解决的问题。最后，在所提出的算法的基础上，对基于随机方式的网络编码的应用层组播进行性能评价，评价标准包括报文开销(

3、Messageoverhead)、编码的延迟率(code．delayratio)、吞吐量，对BRITE拓扑生成器作了详细介绍。从实验结果分析得出，本文提出的算法所达到的吞吐量和理论上的最大吞吐量很相近。关键词应用层组播，网络编码，最大吞吐量，最小费用最大流ABSTRACTNetworkcodingiSintrodueedbYAhlswedein2000．whichiSbasedontheconceptionofnetworkinformationflow．Ifcodingispermittedbythenetw

4、orkvertices，themax．flowboundofnetworkmulticastcanbeachieved，i．e．thetheoreticalupperboundofnetworkresourceutilization，whichCannotalwaysbeachievedbytraditionalcopyingandrouting．Furthermore，throughnetworkcoding，wecallobtainthebenefitsofsavinginbandwidth,loadbal

5、ancing，optimizingtheenergyusageofenergy-limitednetworksandSOon．Now，theresearchofnetworkcodinghasreceivedgreatinterestsandhasbecomeoneofthemostattractivefieldsinnetworkinformationtheory．nisthesisinvestigatessomeaspectsofnetworkcodingwitllemphasisontheapplicat

6、ionofnetworkcoding，lucubratestheintegrationmechanismofapplicationlayermulticastwithnetworkcoding，focusonALMmechanismbasedonrandomnetworkcodingmechanism．First，theprincipleofnetworkcodingisintroduced，analysisthereasonsforthenetworkcodinggetsMaximumthroughput．I

7、ntegrationmechanismforALMandnetworkcodingisresearched，Onthebasisofanalysisoftheperformanceofvariousmechanisms，comparesandanalysesALMbased011networkcodingperformance，proposesaALMalgorithmbasedonrandomnetworkcoding：Fortheestablishmentofthenetworktopology，usesa

8、minimumcost-maximumflowalgorithmtoachieve，toconservebandwidth，basedOilminimumcost-maximumflowAlgorithmproposesamethodforreducingthroughputofmulticastsessionredundancy，theobjectiveistoensureminim