论文部分内容阅读
网络编码改变了网络中间节点上路由器和交换机对信息流“存储-转发”的传统模式,提出网络路由交换节点对输入的信息流编码后再发送,并在接收节点上进行解码,从而还原信息。它是继60多年前C.E.Shannon发表“通信的数学原理”之后,网络通信理论的一个全新突破,解决了在一个网络中如何达到网络通信容量极限的问题。近几年,随着网络编码理论的日益发展和完善,其应用研究也越来越受到研究人员的重视。
本文首先介绍网络编码理论的基本概念,并回顾了近年来网络编码在理论和应用领域的研究动态。接着指出了运用硬件研究多信源网络编码组播通信的重要性和意义,在介绍了NetFPGA开发平台的基础上,提出由此构建多信源网络编码通信系统的设想及其整体设计方案。在该方案中重点介绍了系统中采用的编码策略-随机线性编码,解码策略、算法以及多信源网络编码通信协议MNCP(Multisource Network Coding Protocol)。接着,给出了编码子系统、解码子系统的详细硬件方案,方案主要包括每个模块的主要功能与结构、模块内部数据处理流程及算法描述以及关键时序和状态。随后分析了硬件实现的复杂度并介绍了系统的软硬件接口和软件功能。
任何系统在开发完成之后,测试是必不可少的环节。因此本文随后提出了每种子系统的测试方案和整个系统的测试方案,方案中包括测试环境与配置、测试步骤、测试项目以及测试得到的数据。通过对测试结果的分析,得到了系统的基本性能指标以及影响系统性能的主要因素。通过与由传统的路由器组成的网络相比较,具有网络编码功能的网络不仅可以达到最大流最小割定理确定的网络容量的极限,还能够使得系统的丢包率和延迟恒定在一个比较小的常数上。
在论文的最后,展望了网络编码未来的研究和应用领域:无线传感器网络中的应用和物理层网络编码在下一代宽带无线通信系统中的应用。初步地介绍了在这些领域中应用网络编码存在的巨大优势和潜在的研究对象。同时也给出了基于现有系统的作进一步改进和研究的方向。