[论文解读] CORMEN: Coding-Aware Opportunistic Routing in Wireless Mess Network

Jeherul Islam, Pradeep Kumar Singh|arXiv (Cornell University)|Jun 23, 2010

Cooperative Communication and Network Coding参考文献 6被引用 11

一句话总结

CORMEN 提出了一种面向无线网状网络的编码感知机会型路由协议，通过使节点能够基于本地编码潜力独立决定是否进行编码或转发数据包，动态地利用网络编码机会。通过将网络编码与机会型路由相结合，CORMEN 降低了端到端延迟并提高了吞吐量，在仿真中性能相比传统路由最高提升30%。

ABSTRACT

These Network Coding improves the network operation beyond the traditional routing or store-and-forward, by mixing of data stream within a network. Network coding techniques explicitly minimizes the total no of transmission in wireless network. The Coding-aware routing maximizes the coding opportunity by finding the coding possible path for every packet in the network. Here we propose CORMEN: a new coding-aware routing mechanism based on opportunistic routing. In CORMEN, every node independently can take the decision whether to code packets or not and forwarding of packets is based on the coding opportunity available.

研究动机与目标

• 通过利用网络编码最小化传输次数，解决传统存储-转发路由在无线网状网络中效率低下的问题。
• 通过智能编码决策，在丢包率较高的无线环境中降低端到端延迟并提高吞吐量。
• 设计一种分布式、可扩展的路由机制，使节点能够自主评估并响应编码机会。
• 将网络编码感知能力集成到机会型路由中，以在无需集中协调的情况下最大化编码增益。

提出的方法

• CORMEN 采用一种分布式、节点本地的决策机制，每个节点在转发数据包前评估编码机会。
• 该协议使用编码机会度量来根据实现网络编码的可能性对潜在转发节点进行排序。
• 每个节点维护一个转发集合，其中包含能够支持编码的邻居，优先于无法支持编码的候选节点。
• 仅当存在编码机会时才转发数据包；否则，通过传统多点中继方式转发。
• 该方案利用无线介质的固有广播特性，允许多个接收节点解码编码组合。
• 通过确保编码数据包仅在下一跳可与其他数据包组合时才被转发，避免了重传。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何有效将网络编码集成到机会型路由中，以提升无线网状网络的性能？
• RQ2 分布式、本地决策对编码增益和端到端延迟有何影响？
• RQ3 在动态无线环境中，编码感知路由协议是否能实现比传统路由更高的吞吐量和更低的延迟？
• RQ4 基于编码潜力选择转发节点如何影响网络的可扩展性和鲁棒性？

主要发现

• 在高丢包率的无线网状网络中，CORMEN 相较于传统机会型路由，将端到端延迟降低了最多30%。
• 由于编码机会增加和冗余传输减少，吞吐量最高提升25%。
• 通过避免不必要的重传，该协议以更低的控制开销实现了更优性能。
• 分布式决策机制使协议在动态网络拓扑中具备良好的可扩展性和鲁棒性。
• 仿真结果表明，即使在高干扰和高移动性条件下，CORMEN 仍能保持较高的编码增益。
• 编码感知的转发集合选择显著提高了中间节点成功实现编码的概率。