中继组播广播试验平台计算模块的设计实现及基于网络编码的中继组播传输机制的任务书.docx

中继组播广播试验平台计算模块的设计实现及基于网络编码的中继组播传输机制的任务书
一、任务背景
在网络视频中，组播广播是常用的一种数据传输方式。在组播网络中，同一份数据包能够同时被多个接收者接收，从而降低了网络负载和传输时延。但是，在现实场景中，组播广播的效率和可靠性受到诸多限制，如网络拓扑结构、丢包情况、链路质量等。为了提升组播传输效率和可靠性，中继组播广播试验平台应运而生，通过在组播网络中引入中继节点，构建高效稳定的传输链路，从而优化组播广播传输过程。本文的主要任务就是设计实现中继组播广播试验平台的计算模块，并基于网络编码的中继组播传输机制，为提升组播广播传输效率和可靠性提供技术支持。
二、任务目标
1.设计并实现中继组播广播试验平台的计算模块，包括发射和接收两个部分。
2.针对传输过程中的丢包问题，基于网络编码技术，对组播数据进行编码和解码，提升传输可靠性和效率。
3.对中继组播广播传输机制进行仿真试验，验证其对组播广播传输效率和可靠性的优化作用。
三、主要任务及实施方案
1.中继组播广播试验平台的计算模块设计实现
中继组播广播试验平台的计算模块是组播广播传输的核心部分。发射端负责将待传输的数据包分发到所有的接收端和中继节点中，从而构造出一条传输链路。接收端和中继节点负责对接收到的数据包进行缓存和处理，最终将数据包解码为原始数据。基于此，本次任务将设计实现以下模块：
（1）发射端数据源：负责生成待传输的数据包；
（2）发射端组播控制器：负责控制发射端的传输行为，如发射时机、传输速率等；
（3）接收端组播控制器：负责控制接收端和中继节点的传输行为，如解码策略、缓存管理等；
（4）接收端数据缓存：负责对接收到的数据包进行缓存，以待解码；
（5）中继节点数据缓存：负责对接收到的数据包进行缓存，并调用编码/解码算法进行处理。
2.基于网络编码的中继组播传输机制实现
在组播广播传输过程中，由于网络拓扑结构的限制和链路质量的不稳定性，往往会导致部分数据包在传输过程中丢失，进而影响传输可靠性和效率。为了解决这一问题，网络编码技术被引入到传输过程中，对组播数据进行编码和解码，从而降低丢包率和提升传输效率。基于此，本次任务将采用以下方案实现：
（1）基于线性网络编码的编码算法：源节点生成随机编码系数，并将系数应用到待传输的数据包中，从而构造编码数据包；中继节点负责对接收到的编码数据包进行解码，生成新的编码和原始数据，并将它们合并为新的编码数据包，继续传输到下一级中继节点或接收端。
（2）基于随机线性网络编码的编码算法：引入伪随机性的编码系数，能够降低网络复杂度和解码延时，并提升解码效率。
3.中继组播广播传输机制仿真试验
设计与构建中继组播广播试验平台的计算模块和基于网络编码的传输机制后，需要进行仿真试验以验证其性能和有效性。仿真试验将采用以下方案：
（1）搭建仿真实验环境：利用Java等编程语言和Simulink等仿真工具，针对不同的网络拓扑结构、丢包率、链路质量等场景，构建仿真实验环境；
（2）设计仿真试验场景和参数：根据不同的实验目的，设计不同的仿真场景和参数，如丢包率、链路质量、传输速率、节点数目等；
（3）进行仿真实验和数据分析：在不同的实验场景和参数下，进行大量的仿真实验，收集实验数据，并进行数据分析和评估。
四、预期成果
1.中继组播广播试验平台的计算模块及基于网络编码的中继组播传输机制的设计实现。
2.中继组播广播传输机制的仿真试验，验证其在不同场景下对组播广播传输效率和可靠性的优化作用。
3.中继组播广播传输机制的应用文献和论文发表。
五、技术路线和研究方法
1.技术路线：组播广播传输，中继节点的构建和管理，网络编码的应用。
2.研究方法：文献调研和分析、算法设计和实现、实验设计和实现、数据分析和评估。
六、进度安排
|任务|时间|
|--|--|
|中期成果提交|第8周|
|系统设计和实现|第9-15周|
|实验设计和实现|第16-18周|
|数据分析和评估|第19-20周|
|最终成果提交|第21周|