一种基于网络编码的新型卫星网络可靠组播机制

J4 ›› 2015, Vol. 37 ›› Issue (11): 2099-2104.

一种基于网络编码的新型卫星网络可靠组播机制

桂永茂1，赵宝康1，唐竹1，彭伟1，夏艳2，徐芬3

（1.国防科学技术大学计算机学院，湖南长沙 410073；2.湖南大学信息科学与工程学院，湖南长沙 410082；
3.中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，四川绵阳 621000）

收稿日期:2015-08-12 修回日期:2015-10-16 出版日期:2015-11-25 发布日期:2015-11-25
基金资助:
国家863计划资助项目(2012AA01A50606)；国家自然科学基金资助项目(61202488)；中央高校青年教师成长计划基金资助项目(531107040288)

A novel reliable multicast mechanism in
satellite networks based on network coding

GUI Yongmao1,ZHAO Baokang1,TANG Zhu1,PENG Wei1,XIA Yan2,XU Fen3

（1.College of Computer,National University of Defense Technology,Changsha 410073;
2.College of Computer Science and Electronics Engineering,Hunan University,Changsha 410082;
3.Hypervelocity Institute,China Aerodynamics Research and Development Center,Mianyang 621000,China）

Received:2015-08-12 Revised:2015-10-16 Online:2015-11-25 Published:2015-11-25

摘要/Abstract

摘要：

卫星信道的天然广播及广域覆盖等特性使得基于卫星网络开展组播服务具有很强的吸引力，然而，卫星链路长时延、高误码、非对称的特点容易导致报文大量丢失和重传，使得组播可靠性难于保证。提出了一种基于网络编码的卫星网络可靠组播机制(NCM)。NCM通过在发送端主动发送原始报文的冗余编码包，可实现接收端多个丢失报文的本地恢复；同时结合传统ARQ反馈重传，当出现原始报文和编码包同时丢失时，通过重传编码包，就可恢复多个丢失报文。理论分析和仿真实验表明了该机制的可行性和有效性。

关键词: 卫星网络, 网络编码, 可靠组播机制, 反馈重传, NCM

Abstract:

Satellite communication channels have the properties of natural broadcasting and wide area coverage, which make it attractive to carry out multicast services in satellite networks. However, the features of long transmission delay, high bit error and nonsymmetrical link cause large number of message loss, making it difficult to guarantee the multicast reliability. We propose a reliable multicast mechanism named NCM based on the network coding for satellite networks. NCM can recover multiple lost packets locally at the receiving end via sending redundant coding information generated from the original data packets. At the same time, combining with the mechanism of Automatic Repeating reQuest（ARQ）, it can restore multiple lost primitive packets by retransmitting only one coded package when the original and its redundant coded messages are lost simultaneously. Theoretical analysis and simulation results validate the feasibility and effectiveness of the mechanism.

Key words: reliable multicast;satellite network;network coding;retransmission;NCM

桂永茂1，赵宝康1，唐竹1，彭伟1，夏艳2，徐芬3. 一种基于网络编码的新型卫星网络可靠组播机制[J]. J4, 2015, 37(11): 2099-2104.

GUI Yongmao1,ZHAO Baokang1,TANG Zhu1,PENG Wei1,XIA Yan2,XU Fen3. A novel reliable multicast mechanism in
satellite networks based on network coding [J]. J4, 2015, 37(11): 2099-2104.

[1]	梁向斌, 赵宝康, 彭伟. 卫星网络传输优化新机制研究进展[J]. 计算机工程与科学, 2023, 45(11): 1949-1959.
[2]	方海, 赵扬, 高媛, 杨旭. 考虑任务依赖的卫星边缘计算资源分配与卸载决策算法[J]. 计算机工程与科学, 2022, 44(11): 1951-1958.
[3]	周碧莹1，王爱平1，费长江2，虞万荣2，赵宝康2. 基于强化学习的卫星网络资源调度机制[J]. 计算机工程与科学, 2019, 41(12): 2134-2142.
[4]	杨竞，范明钰，王光卫. 基于消息认证混合同态签名的无线网络抗污染攻击方案[J]. 计算机工程与科学, 2019, 41(03): 458-465.
[5]	祝振凱1,2，黄传河1,2. 基于链路信息的卫星网络最优路径选择策略[J]. 计算机工程与科学, 2017, 39(03): 470-476.
[6]	谢苗，冯振乾，虞万荣. 一种基于标地分离的卫星网络移动切换管理技术[J]. 计算机工程与科学, 2017, 39(01): 74-80.
[7]	徐光宪，杨冬丽，高嵩，许春燕，金钰博. 联合编码开销与安全性能的网络编码优化方案[J]. 计算机工程与科学, 2016, 38(07): 1384-1390.
[8]	姚宏，滕超，丛磊，梁庆中，胡成玉. 车辆自组织网络中使用公交车辆协助的数据分发[J]. J4, 2014, 36(11): 2114-2118.
[9]	葛卫民，刘宇凯，田野. 无线网络中基于LT编码的UDP协议UDP/NLT[J]. J4, 2014, 36(10): 1899-1905.
[10]	师帅，窦文华，鲁佳. 基于二维Mesh结构片上网络的路由策略方法研究[J]. J4, 2011, 33(5): 32-37.
[11]	杨军，戴彬，黄本雄，黄辰. 基于网络编码的分层P2P网络的拓扑感知算法研究[J]. J4, 2011, 33(2): 1-6.
[12]	徐奎, 戴彬, 黄本雄, 张波. 无线网络编码的块时延控制[J]. J4, 2010, 32(1): 1-4.
[13]	刁龙龙黄金锋彭伟. 一种卫星网络仿真器的研究与设计[J]. J4, 2007, 29(2): 47-49.
[14]	刘亚杰窦文华. 基于网络编码的P2P流媒体[J]. J4, 2006, 28(9): 33-34.
[15]	李津卢泽新白建军. 卫星网络路由算法仿真结果可视化技术研究[J]. J4, 2006, 28(12): 57-60.