基于网络编码的无线多播系统性能预测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于网络编码的无线多播系统性能预测方法，包括根据实际需要构造无线多播场景；为构建的无线多播场景建立性能预测模型库；利用性能预测模型库对无线多播场景中的性能进行在线预测这三部分；本发明专利技术所设计的基于网络编码的无线多播系统性能预测方法能够根据给定的场景参数，自适应地选择最优的性能预测模型，从而对无线多播系统的性能作出精准的预测，以实时地对场景参数作出调节，使得系统的性能得到最优化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种预测基于任意网络编码技术的无线多播系统性能的方法，适用于需要对使用网络编码技术的任意无线多播系统性能进行实时估计或预测的场合，属于无线网络

技术介绍
无线自组织网(Wireless Ad Hoc Networks, WANETs)是一种由一组无线节点组成的临时性动态网络。由于其具有无中心、多跳性、自组建、自恢复等特性，因此它能很好地适应拓扑结构不断变化、节点自由移动的动态环境。因而在军事战术通信、应急通信、传感器网络、车载自组网等领域均具有广泛的用途。另外，在4G通信技术中也融合了自组网的结构。网络编码是一种融合编码和路由信息交换的技术。它摈弃了传统的存储一转发模式，允许节点对接收的多个数据包进行编码信息融合，从而提升无线网络的鲁棒性、提高无线网络的吞吐量以及降低节点的消耗。目前，对于网络编码的研究主要集中在编码策略、网络编码的安全性以及理想模型下的网络编码性能分析等方面，并提出了一系列的基于网络编码的多播路由机制。但是，为了更好地优化基于网络编码的多播系统，就需要对网络的性能经行评估。目前，我们理解和探索网络及其性能主要有三种方式:实际度量、计算机模拟和采用模型预测。采用实际度量的方式适用于已搭建完成的网络，但是对于处于不断变化的WANETs，这种方式代价太高且缺乏灵活性。计算机模拟适合于小规模网络性能的模拟，但是随着网络带宽和终端用户数目的增加，计算机模拟所得到的结果缺乏可扩放性。而采用模型预测能够很好地适应复杂的网络场景，通过建立数学模型，相对准确地得到网络性能的估计。最新研究，通过分析不同编码长度以及不同网络规模对网络编码性能的影响，揭示了在保证一定性能前提下编码长度和网络规模的关系。但是这种理想状况下的理论分析，没有也无法充分考虑实际情况下的各种干扰，因此这种分析无法反映物理环境下的网络真实性能。另外，有专家提出了数据块时延值预测模型，但是该预测模型也未考虑到在实际物理环境下，网络可能出现的状况。因此，这种预测只能在网络性能相对平稳的条件下才能有比较理想的预测结果。基于网络编码的无线多播机制很好地利用了网络编码带来的性能增益，优化了数据的投递过程。但通常只对其进行理想模型下的理论分析，并未涉及一般场景下的性能分析。网络建设者和管理者无法从这些多播机制本身获取其是否能够达到系统的设计指标，也无法对机制在不同场景下的性能进行预测。基于以上讨论，我们需要一种通过任意给定网络场景参数，均能对多播系统的性能作出精准的预测的方法。通过该方法，网络建设者和管理者能够根据给定的性能指标选取合适网络参数，包括编码参数和网络节点分布等
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够根据给定的场景参数，自适应地选择最优的性能预测模型，从而对无线多播系统的性能作出精准的预测，以实时地对场景参数作出调节，使得系统的性能得到最优化的。本专利技术采用下列技术方案解决上述技术问题:本专利技术设计了一种，包括如下具体步骤:步骤(I):选取自变量参数:节点密度D、块大小B、节点移动速度S和接收节点个数N，分别对各参数设定取值范围，将节点密度D在设定的取值范围内划分为U1个间隔，将块大小B在设定的取值范围内划分为U2个间隔，将节点移动速度S在设定的取值范围内划分为U3个间隔，将接收节点个数N在设定的取值范围内划分为U4个间隔，将上述各参数划分后的全部取值间隔进行全排列，得到(U1Xu2Xu3Xu4)组无线多播场景；步骤⑵:根据步骤⑴中构建的(U1Xu2Xu3Xu4)组无线多播场景建立性能预测模型库；步骤(3):利用步骤(2)中构建的性能预测模型库对无线多播场景中的性能进行在线预测，并得出预测值。作为本专利技术的一种优化方法:所述步骤(2)包括如下具体处理:步骤(201):选取步骤(I)中的任意一组无线多播场景，对该组无线多播场景中的0取&1个不同值，8取&2个不同值，3取％个不同值，N取a4个不同值，将得到的所有取值进行全排列，得到了该场景下(B1Xa2Xa3Xa4)组全部场景，利用物理统计原理，得出前述(B1Xa2Xa3Xa4)组全部场景中每组场景的包投递率P，从而得到了该场景下的观测值向量P;步骤(202):分别求出步骤(201)中节点密度D相等时，对应所有P的观测值的平均值，得出％组数据，即得出节点密度D的性能平均值向量&，按照上述方法，分别求出块大小B、节点移动速度S和接收节点个数N的性能平均值向量芎、芎和/步骤(203):采用多项式函数，建立包投递率P关于D、B、S、N的多元非线性回归预测模型1:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于网络编码的无线多播系统性能预测方法，其特征在于，包括如下具体步骤：步骤(1)：选取自变量参数：节点密度D、块大小B、节点移动速度S和接收节点个数N，分别对各参数设定取值范围，将节点密度D在设定的取值范围内划分为u1个间隔，将块大小B在设定的取值范围内划分为u2个间隔，将节点移动速度S在设定的取值范围内划分为u3个间隔，将接收节点个数N在设定的取值范围内划分为u4个间隔，将上述各参数划分后的全部取值间隔进行全排列，得到(u1×u2×u3×u4)组无线多播场景；步骤(2)：根据步骤(1)中构建的(u1×u2×u3×u4)组无线多播场景建立性能预测模型库；步骤(3)：利用步骤(2)中构建的性能预测模型库对无线多播场景中的性能进行在线预测，并得出预测值。

【技术特征摘要】
1.一种基于网络编码的无线多播系统性能预测方法，其特征在于，包括如下具体步骤: 步骤(I):选取自变量参数:节点密度D、块大小B、节点移动速度S和接收节点个数N，分别对各参数设定取值范围，将节点密度D在设定的取值范围内划分为U1个间隔，将块大小B在设定的取值范围内划分为U2个间隔，将节点移动速度S在设定的取值范围内划分为U3个间隔，将接收节点个数N在设定的取值范围内划分为U4个间隔，将上述各参数划分后的全部取值间隔进行全排列，得到(U1Xu2Xu3Xu4)组无线多播场景； 步骤(2):根据步骤(I)中构建的(U1Xu2Xu3Xu4)组无线多播场景建立性能预测模型库； 步骤(3):利用步骤(2)中构建的性能预测模型库对无线多播场景中的性能进行在线预测，并得出预测值。2.根据权利要求1所述的基于网络编码的无线多播系统性能预测方法，其特征在于，所述步骤(2)包括如下具体处理: 步骤(201):选取步骤(I)中的任意一组无线多播场景，对该组无线多播场景中的D取&1个不同值，8取％个不同值，3取％个不同值，N取&4个不同值，将得到的所有取值进行全排列，得到了该场景下(B1Xa2Xa3Xa4)组全部场景，利用物理统计原理，得出前述(B1Xa2Xa3Xa4)组全部场景中每组场景的包投递率P，从而得到了该场景下的观测值向量P-, 步骤(202):分别 求出步骤(201)中节点密度D相等时，对应所有P的观测值的平均值，得出B1组数据，即得出节点密度D的性能平均值向量Z3b，按照上述方法，分别求出块大小B、节点移动速度S和接收节点个数N的性能平均值向量乌、芎和&; 步骤(203):采用多项式函数，建立包投递率P关于D、B、S、N的多元非线性回归预测模型1: /=1/ 二Ik=l/=1 其中，b0n'bp'+pym+p4定义为F1 (D，B，S，N)的系数，用向量表示为h =[m 為1+p A]，P1定义为函数F1 (D, B，S，N)中节点密度D的最高阶次，P2定义为函数F1 (D，B，S，N)中块大小B的最高阶次，p3定义为函数F1 (D，B，S，N)中节点移动速度S的最高阶次，P...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭国平，彭新华，倪新洋，谭林风，朱燕丹，刘修泉，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：