基于模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的無線廣播隱藏終端解決機(jī)制研究.pdf

1、在多跳無線網(wǎng)絡(luò)中，無線廣播協(xié)議是一種基本的原始通信方式，并且也是其他各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基石，如路由查找，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確定，ARP地址解析協(xié)議等，在各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中都起著舉足輕重的作用。廣播協(xié)議相當(dāng)簡單，由一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始將信息傳送到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)。但是簡單的算法帶來了不可靠性。由于缺乏確認(rèn)機(jī)制和RTS-CTS握手機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)中的隱藏終端問題無法避免或者恢復(fù)，這會(huì)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能帶來很嚴(yán)重的影響，給網(wǎng)絡(luò)帶來難以估量的災(zāi)禍。
　　本文從上述問題出發(fā)，

2、首先研究了隱藏終端問題的成因及各類解決隱藏終端的經(jīng)典算法并且介紹了可靠廣播的基本思想，之后研究了網(wǎng)絡(luò)編碼這一最近興起的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用模擬網(wǎng)絡(luò)編碼算法解決包沖突問題，提出了兩種不同的廣播網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的隱藏終端的解決機(jī)制。
　　(1)對(duì)于節(jié)點(diǎn)能量無限制及節(jié)點(diǎn)內(nèi)存空間較大的多跳無線mesh網(wǎng)絡(luò)廣播中隱藏終端發(fā)生后丟包無法恢復(fù)的問題，本文利用接收包已經(jīng)正確接收而儲(chǔ)存的重復(fù)性提出了廣播中隱藏終端解決編碼方案(Hidden terminal i

3、n broadcast CODE，HB-CODE)。該方法在節(jié)點(diǎn)處利用節(jié)點(diǎn)已經(jīng)接收過的包會(huì)在節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)副本，然后通過特殊的機(jī)制確認(rèn)碰撞包中是否有已接收過的包，若有再采用網(wǎng)絡(luò)編碼的方法解碼碰撞包，從而恢復(fù)原始數(shù)據(jù)包。分析和實(shí)驗(yàn)表明，與flood洪泛協(xié)議相比，網(wǎng)絡(luò)編碼解決機(jī)制減少了延遲最高15％左右，平均降低了25％的丟包率，提高了無線廣播網(wǎng)絡(luò)的可靠性和吞吐量。
　　(2)針對(duì)無線多跳ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中隱藏終端的問題，由于節(jié)點(diǎn)儲(chǔ)存能

4、力有限，而在HB-CODE中，只有當(dāng)發(fā)生碰撞的數(shù)據(jù)包中的任意一個(gè)之前已經(jīng)被節(jié)點(diǎn)正確接收且存儲(chǔ)在節(jié)點(diǎn)中時(shí)才能正確恢復(fù)，因此需要較大的儲(chǔ)存空間。為了進(jìn)一步改善丟包率，本文主動(dòng)創(chuàng)造編碼機(jī)會(huì)，以ZigZag的思想為基礎(chǔ)，提出了帶有編碼意識(shí)的采用NACK的模擬編碼算法NACK-CODE來解決廣播中的隱藏終端問題。該算法中，發(fā)生包碰撞的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)發(fā)送NACK，來通知碰撞包的上跳節(jié)點(diǎn)重新發(fā)送包，在上跳節(jié)中重新發(fā)送包具有最高優(yōu)先級(jí)，從而保證第二次即使碰撞