网络编码理论在2000年由Ahlswede等基于网络信息流的概念提出,目前已被应用于网络安全、路由算法和可靠传输等领域。本文对无线网络上基于网络编码的的关键技术,如随机线性网络编码、基于网络编码的可靠传输及基于网络编码的机会路由等进行了细致的分析与研究,主要创新点如下:1.应用SIMD实现了随机线性网络编码的硬件加速。虽然随机线性网络编码已经被证明可以达到多播容量的上限,但受限于其较低的编解码速率,随机线性网络编码并没有被应用于商用领域。本文分析了随机线性网络编码的复杂度,指出在随机线性网络编码中行运算占用了 99%的编解码时间,因此提高随机线性网络编码效率的重点在于提高行运算的效率。本文提出预查表的思想,应用SSE3指令PSHUFB将行乘运算转换为对GF(28)乘法表的并行查找。实验结果表明,在IntelT55001.66G桌面机上对128个大小为4096字节的信息块进行运算,编码速率可达到24.522MB/second,比同类的SIMD优化算法性能高5-6倍。2.构建了一个轻量级的、基于NACK的可靠多播协议,其中网络编码作为差错恢复策略。提出了"反馈轮"机制,使用"反馈轮"在发送端与接收端、接收端与接收端之间进行同步,将接收端等待修复的时间平均到每一轮,防止了抖动。实验表明,在最大发送速率为2Mbps、编码组长度为128个1000字节信息块的设定下,该协议的吞吐量是因特网标准NORM协议的1.5倍以上。3.对无线Mesh网络中基于网络编码的动态多源多播模型进行了分析与研究,给出了该模型的启发式实现MulSrc。在MulSrc中,我们引入了虚拟分组"信用度"的概念,并给出了新的"信用度"统计方法。通过"信用度"的分配,MulSrc将速率分配、流控制和路由同实际的分组发送分离开来,简化了协议设计。性能分析与仿真实验表明,在存在多个多播流的网络上,MulSrc可以取得比同类协议Pacifier更好的性能。4.提出了一个应用于无线Mesh网络单播机会路由的效用优化模型,旨在最大化网络吞吐量,并在各个流之间均衡地分配资源。给出了该模型对偶算法的渐近最优性证明及该对偶算法的启发式实现MulPro,应用可控的要素,如流的选择、传输速率的控制等,以实际发送的分组数量指引流量分配。提出了一个类似于TCP协议的拥塞控制机制,根据当前网络状况控制源节点的发送速率,实现准可靠传输,从而更能适应允许少量丢失的实时应用的需求。性能分析与仿真实验表明,算法在稠密网络上及存在多个流的条件下,可以取得比同类的MORE协议和NCMR协议更大的吞吐量、更低的网络整体开销和更合理的带宽资源的分配。5.扩展了仅使用流内编码的优化结构,将流内网络编码看作一种特殊的流间网络编码,提出了一个无线Mesh网络上的、结合流内和流间网络编码的效用优化模型。证明了该优化结构对偶算法的渐近最优性,并给出了该算法的启发式实现MiiCode。MiiCode依据节点上"编码信用度"队列的积压以统一的方式对流间编码和流内编码方式进行选择,并利用随机线性网络编码的特性简化协议设计。性能分析与仿真实验表明,在大部分情况下,MiiCode比使用确定路径的COPE协议具有更高的性能、比MulPro具有更好的适应性。本文提出的机会路由算法MulSrc、MulPro和MiiCode主要针对任意时刻总是连通的无线Mesh网络上的、允许一定丢失、延迟要求较小的应用,考虑如何利用无线链路的广播特性和终端的空间多样性来提高无线网络的吞吐量和传输可靠性。协议位于IP层和MAC层之间,提供准可靠传输,主要考虑大尺寸流媒体数据。