电子信息工程专业开题报告

XX大学
本科毕业设计（论文）开题报告
课题名称：
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学生姓名：
指导教师：
完成日期：
一、综述国内外的研究动态，说明选题的依据和意义
1、选题的依据和意义
近年来，随着无线网络技术的成熟，有越来越多的人通过无线方式连接到Internet上。

与此同时，由于用户数量的激增、网络服务的多样性以及针对传输质量要求的不断提高，如何保证无线链路的可靠安全传输、提高现有无线网络资源的利用率、优化无线网络传输性能，已成为当今无线网络通信研究的重要课题之一。

网络广播中应用普通重传策略，较高的出错率会产生2个方面的问题：①广播传输中丢失信息包较多，需要数量较大的重传次数；
②重传信息包再次丢失，需要次数较大的再次重传。

因此如何利用现有的网络资源来提高重传效率成为研究的热点。

2000年，香港中文大学的A.Rhlswede等基于网络流的概念率先提出了网络编码这一概念，其精髓来源于著名的Max-flow Min-cut（最大流最小割）理论。

网络编码是指网络节点既实现路由功能又实现编码功能。

利用无线信道的广播特性，网络编码被应用于提高无线网络性能、提高吞吐量、安全性等。

同时网络编码也为无线广播重传提供了一种途径。

2006年，Nguyen等人将网络编码技术应用于重传策略中，提出了两个接收节点的编码重传策略，减少了平均传输次数，但Nguyen等人的策略仅考虑了两个接收节点的情况且没有提出具体的编码方案。

现在推广到多个接收节点的情况下，将网络编码与广播重传相结合以减少重传次数、提高重传效率。

因此，研究将网络编码应用于单源多宿的无线广播网络中以降低重传次数是很有必要的。

2、国内外的研究动态
无线传输中的广播信道特性，使得网络编码在减少无线传输次数方面有很好的应用，近年来出现了很多相关的研究。

Wu等人提出了利用网络编码减少信息包互换传输次数的方法，Bin等人提出了网络编码寻找无线Mesh网最少传输次数路径的思想。

Katti等人构造了无线Mesh网络使用网络编码的体系结构COPE，并利用29个节点的实验平台证实能显著减少平均传输次数。

Chachulski等人则提出无线路由协议MORE，并证实该协议能有效减少信息包的平均发送次数。

同时，与传统的有线网络相比，无线网络拥有较高的比特出错率，重传效率问题显得更加重要。

目前的研究现状来看，国外在无线传输技术中引入网络编码的研究起步较早。

国外多所著名大学如麻省理工学院、普林斯顿大学、多伦多大学、瑞士EPFL学院等和多家IT公司的研究中心，包括微软研究酣、贝尔实验室、AT&T 的香农信息实验室等都在积极开展相关的研究。

目前国外在无线传输技术中引入网络编码的研究主要侧重在二个方面：改善无线传输吞吐量和能量利用效率、保证无线链路的可靠传输和安全性。

在无线传输吞吐量研究上，Ahlswede等人指出网络编码可以达到组播传输理论最大流速；Li等人Kotter等人先后证明线性网络编码、随机网络编码同样可以达到组播传输理论最大流速、并对网络编码的数学框架进行了阐述，为网络编码在无线组播传输吞吐量方面的研究提供了必要的理论条件。

在能量利用效率方面，Wu等人证明在无线网络组播时应用网络编码，可以将最小化每位数据能量消耗问题归结为线性问题，为能量利用效率方面的研究提供了基础。

KaRi等人证实了局部混合网络编码的传输，在TCP和UDP传输流的环境下均可以显著提高传输吞量；Wu等人接下来研究了基于局部混合网络编码互换传输的性能，证明了互换传输可以优化传输性能，这些研究均为局部混合网络编码传输提供了理论基础和条件。

无线网络由于环境的多变性，使得数据包在传输中更加容易丢失，传输中的重传技术研究非常必要。

当前应用网络编码的重传技术研究主要涉及二个接收节点情况下的编码发送重传。

从目前的研究现状来看，国内在无线传输中引入网络编码的研究起步较晚，中科院软件研究所、清华大学、中国科技大学、国防科技大学、上海交通大学、华中科技大学等高校均有相关的研究组进行该课题有关的领域研究。

在无线组播传输性能研究线多源信息交换传输、P2P数据流传输、卫星技术中的组播传输、无线网络的动态网络编码协助通信等方面，国内均进行了相关的研究。

从当前的国内外研究情况来看，基于网络编码的无线传输技术的核心思想仍然是通过增加节点的编码(计算)能力来换取网络传输增益。

一方面网络编码进行的运算复杂度相对来说较低，另一个方面来看，相比网络传输增益，节点计算代价和延时是可以接受的。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题
本课题的研究目标是结合网络编码的思想，提出应用于不同传输因素下的广播重传策略。

传输损耗较严重的情况下无线广播传输错误率高，必须使用重传策略来进行错误处理。

普通的重传策略的思想在高损耗无线网络广播中会产生2个方面的问题：
I、丢失的信息包多需要较大的重传次数；
II、再次丢包率较高，需较大数量的再次重传。

因此，本课题研究单源节点、多个接收节点的情况下，将网络编码应用于无线广播重传问题以提高重传效率、减少重传次数，为网络编码技术在实际无线传输环境中的应用提供良好的理论基础。

研究的主要内容为：分析针对不同丢包率进行网络编码重传的可解性条件，提出具有实际可用性的网络编码组合算法和重传机制；针对基于网络编码的无线广播重传策略在较高链路丢包率的性能下降问题，引入重传再丢失策略和发送排序策略进行改进来改善重传性能。

三、研究步骤、方法及措施：
（1）通过学习相关书籍和资料的查询，学习网络编码的基本理论，再进一步了解随即网络编码的基本知识；
（2）搜集现有的无线广播数据重传方案，了解这些方案的优点与缺点；
（3）查找将网络编码用于无线广播重传中的策略；
（4）设计不同链路丢包率条件下的基于网络编码的无线广播重传策略：
1、建立一个无线广播重传模型；
2、利用广播接收状态矩阵，采用将丢失信息包先编码后重传的方
式进行传送；
3，提出网络编码重传可解性定理；
4、基于网络编码的无线广播重传策略的实现机制描述；
5、基于网络编码的无线广播重传策略的源节点编码策略；
6、基于网络编码的无线广播重传策略在较高链路丢包率条件下的
改进策略：
I、基于网络编码的无线广播重传策略在较高链路丢包率条件下
的改进策略的基本思想描述；
II、基于网络编码的无线广播重传策略在较高链路丢包率条件下的改进策略的重传再丢失处理；
（5）基于 Matlab 仿真，分析方案性能。

四、研究工作进度
本次课题设计在本学期内完成，共19周，具体工作安排如下：
1—4周：收集资料，熟悉课题内容，并复习以前的相关知识浏览新知识，完成基本的思路设计，准备开题答辩；
5—8周：熟悉MATLAB编程语言在图像处理方面的应用，联系所要设计的课题，进行程序的初步设计；
9—12周：程序设计、分析、调整及程序优化；
13—16周：实验结果整理及其总结；
17—18周：整理整个设计思路，撰写论文，书写课题总结，准备答辩。

根据研究工作进度表，完全符合工作进度要求。

五、主要参考文献
[1]肖潇，杨路明，王伟平．一种地丢包率无线网络中基于网络编码
的广播重传方法．小型微型计算机系统，2009，30(6)：1089-1093.
[2]肖潇，杨路明，王伟平．高损耗无线网络中基于网络编码的广播
重传策略．中南大学学报(自然科学版)，2008,39(6)：1291-1295．
[3]黄志杨．基于多播的线性网络编码．福建电脑，2010,4：57-58．
[4]周伟伟．线性网络编码研究．通信技术，2008,41(2),97-99.
[5]杨义先主编.网络编码理论与技术.国防工业出版社,2009.
[6]熊志强,黄佳庆,刘威,杨宗凯,无线网络编码综述,计算机科
学,2007,34(3),6-10.
[7]Zhang Zhixue. An Introduction to Single Source Network
Coding over Acyclic Networks.2007.4.12.
[8]付琳，付志雄，网络编码理论与研究方向，通信与信息技术，2007，
105-107
[9]刘金栋，无线网络编码的研究，硕士学位论文，20071221.
[10]肖潇，基于网络编码的无线传输技术研究，博士学位论文，
20090501.
[11]李楠，无线网络随机编码技术研究，光机电信息，2010,27(6).
[12]徐奎，无线网络下的网络编码技术研究，博士学位论文，
20090524.
[13]杨林，郑刚，网络编码的研究进展，计算机研究与发展，
2008,45(3),400-407.
[14]Y Wu，M．Chiang，S．-Y Kung．Distributed utility maximization
for network codingbased multicasting：a critical cut
approach，IEEE INFOCOM 2006，July 2005
[15]K．K．Chi，X．M．Wang．Analysis of network error correction
based on network coding，IEE Proc．Communication．1 52(4)，
August 2005
六、指导教师意见
指导教师签字：
年月日七、系级教学单位审核意见：
开题考核分数：
考核组长签字：
年月日。