基于网络编码的无线网络重传技术

第 3 9卷第 8期、厂 0 l - 3 9 NO . 8

计

算

机

工

程

2 0 1 3年 8月Au g u s t 20 1 3

Co mp u t e r En g i n e e r i n g

移动互联与通信技术

文章编号；1 0 0 0—3 4 2 8 ( 2 0 1 3 ) 0 8— _ - 0 1 5 3— 0 3 文献标识码t A

中圈分类号： T P 3 9 3

基于网络编码的无线网络重传技术张涛，梁松涛(复旦大学计算机科学技术学院，上海 2 0 0 4 3 3 )

摘要：为提高无线网络数据传输效率，减少数据包丢失重传次数，提出一种基于网络编码的丢包重传方法。将网络编码技术应用到无线网络重传过程中，当有数据包丢失时，发送方重传经过网络编码的组合数据包。根据解码规则，网络节点从组合数据包中恢复丢失的数据。理论分析和模拟实验结果表明，该方法能够有效减少重传数据包的次数，提升无线网络编码性能。

关健词：网络编码；无线网络；网络重传；自动重传请求；广播；传输带宽

W i r e l e s s Ne t wo r k Re t r a ns mi s s i o n Te c hn o l o g y

Ba s e d 0 n Ne t wo r k Co d i n gZHANG Ta o . LI ANG S o ng— t a o ( S c h o o l o f C o mp u t e r S c i e n c e, F u d a n Un i v e r s i t y, S h a n g h a i 2 0 0 4 3 3, Ch i n a )

[ Ab s t r a c t]I n o r d e r t o i mp r o v e t h e d a t a t r a n s mi s s i o n e ic f i e n c y o f w i r e l e s s n e t w o r k s, r e d u c e t h e n u m b e r o f r e t r a n s m i s s i o n, a n e w n e t w o r kc o d e d r e t r a ns mi s s i o n me t ho d i s p r o po s e d. Th e n e t wor k c o d i ng t e c h no l og y i s a p pl i e d t o r e t r a ns mi s s i o n pr oc e s s o f wi r e l e s s n e t wor k,a n

d a c c or di n g t o t h e pa c ke t l o s s i nf o r ma t i o n o f t h e n e t wo r k n od e, t h e s e nd e r r e t r a n s mi t s c ombi n e d pa c ke t s wi t h n e w o t r k c o di n g. Ac c o r d i ng t o

d e c o d i n g r u l e s, he t n e t wo r k n o d e r e c o v e r s t h e l o s t d a t a f r o m t h e c o mb i n e d p a c k e t s . T h e o r e t i c a l a n a l y s i s a n d s i mu l a t i o n e x p e r i me n t a l r e s u l t ss ho w t ha t t h e n e t wor k r e t r a ns mi s s i o n me t ho d ba s e d o n n e wo t r k c o di n g c a n e f f e c t i ve l y r e du c e t he n umbe r o f r e t r a ns mi s s i o n,a n d i mp r o v e t he pe r f o r ma n c e o fwi r el e s s n e t wo r k s .

[ K e y wo r d s]n e t w o r k c o d i n g; w i r e l e s s n e t wo r k; n e wo t r k r e t r a n s mi s s i o n; A u t o ma t i c R e p e a t— r e Q u e s t ( A R Q ); b r o a d c a s t; t r a n s mi s s i o nb a n dwi d t h

D OI: 1 0 . 3 9 6 9￣ . i s s n . 1 0 0 0 - 3 4 2 8 . 2 0 1 3 . 0 8 . 0 3 2

l概述网络编码由文献[ 1】提出，它可以实现网络的最大流传

重传的数据包进行网络编码传输，增加了解码复杂度和接

收延迟。文献[ 5]提出一种机会式地网络编码方法。 3￣[ 6 1给出一种构造线性网络编码的方法。本文提出一种基于网 络编码的丢包重传方法。

输，提高网络带宽利用率等。由于无线网络的资源有限，因此将网络编码应用到无线网络提升网络性能已经成为当

前最热门的研究之一。相对于有线

网络，无线网络容易受到周围环境的影响，数据包的丢失率更高。自动重传请求 ( A u t o m a t i c R e p e a t r e Q u e s t, A R Q )、前向纠错等方法能够实现网络的可靠传输，但是需要消耗网络带宽与增加网络延迟。因此，基于网络编码的丢包重传机制引起了广大研究者的兴趣，并取得了一定的成果。文献【 2]将数据传输分为发送阶段和重传阶段，数据包发送完成后开始重传丢失的 数据包。在重传阶段，发送方根据网络的统计信息采用网 络编码的方法重传丢失的数据包。这种方法需要接收方持

2基于网络编码的重传模式假设网络节点之间是擦除信道，数据包在接收节点发生丢失的事件符合参数为 P的伯努利试验概率模型。这种

网络模型可以模拟真实的网络环境，方便有效分析网络性能。同时，发送方在每一次数据包完成发送后可以得到每个接收者的接收状态，这种功能可以通过接收者发送正的 或者负的确认字符( A C K/ N A K s )来实现。为简单起见，网络模型设定所有的 A C K/ N A K s是瞬时的。基于这些确认字符， 发送方可以构造一张接收状态信息表，包含每个接收者的接收状态，如表 1所示。同时，当每个数据包发送完成后，

续等待，增加了接收延迟。在文献[ 3]中，数据传输同样分为发送阶段和重传阶段，完成数据包的传输后开始重传丢失的数据包。发送方采用完全网络编码的方式将所有需要

发送方根据确认字符及时更新接收状态信息表。本文提出 的基于网络编码的丢包重传模式的核心思想是，在每次完

基金项目：国家自然科学基金资助项目( 6 1 1 7 0 2 0 8 );上海市曙光计划基金资助项目( 1 0 S G 0 1 )

作者简介：张

涛( 1 9 8 7 -),男，硕士，主研方向：网络编码，密码学；梁松涛，博士 1 _}回日期：2 0 1 2— 0 5— 1 2 E - ma i l:0 9 2 1 0 2 4 0 0 5 1@f u d a n . e d u . c n

收稿日期：2 0 1 2— 0 3— 2 2

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0nl1.html