采用分批稀疏码的多通道流量调度方法研究

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无线多通道传输技术是当前提升无线传输可靠性的一个研究热点。现有多通道传输协议,如MPTCP、CMT-SCTP等,均存在各个子通道协同不强造成的系统开销大和网络资源利用率低等问题。本论文引入分批稀疏码(Batch Sparse Codes,BATS)这一新兴的纠删码技术,以增强多通道间的协同性,提升系统的吞吐率,在多通道传输的研究中具有较高价值。论文首先在分析无线网络传输模型和多通道传输技术特性的基础上,提出了采用分批稀疏码的多通道流量调度方法的设计目标。然后本论文研讨了多通道传输的总体方案,给出了系统模型并定义了该模型中的参数和计算方式。接着本论文根据分批稀疏码的编译码特性,设计了端到端的确认式反馈机制,包括各个通道的周期反馈机制和触发反馈机制。周期反馈机制周期回传子通道传输质量参数,触发反馈机制则在子通道传输质量突然波动时触发回传以确认连接状态。论文设计了采用分批稀疏码的多通道流量调度方法,该方法包括了总流量调度算法和子通道参数更新算法。总流量调度算法将总连接的参数界定和流量调度问题建模成一个整数优化问题,以达到最大系统吞吐率为目标;通过松弛子问题求次优解的方式,给出了流量调度策略和对应的编码参数配置。子通道参数更新算法首先根据周期反馈信息更新端到端的信息丢失率和往返时延等参数;然后提出内码码率更新算法,计算并更新子通道内码编码参数;最后提出传输速率更新算法,计算并更新子通道传输速率。论文完成了一套采用分批稀疏码的多通道流量调度方法的传输仿真程序,在MATLAB平台上设计并仿真了无线网络中的多通道传输过程,最后进行了实验结果的记录与分析。实验结果数据表明:采用分批稀疏码的多通道流量调度方法能够有效地根据信道质量调度流量负载,对抗信道丢包,提升系统吞吐率。在三条子通道带宽和丢包率相同的条件下,本论文提出方法的系统吞吐率可以达到MPTCP的220%;在三条子通道带宽和丢包率不同的条件下,本论文提出方法的系统吞吐率可以达到MPTCP的285%;在三条子通道带宽和丢包率动态变化的条件下,本论文提出方法的系统吞吐率可以达到MPTCP的235%。
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