1、隨著網(wǎng)絡的快速發(fā)展,越來越多的高清圖片和音視頻應用使得網(wǎng)絡的流量呈指數(shù)增長,而網(wǎng)絡的建設遠跟不上網(wǎng)絡的發(fā)展,因此需要一個高效的網(wǎng)絡以支撐各種應用和業(yè)務的開展。電子商務、在線支付等應用的飛速發(fā)展要求網(wǎng)絡要具有較好的實時性;而各種自然災害、攻擊和破壞要求網(wǎng)絡能夠應對各種故障,因此一個高效可靠的網(wǎng)絡拓撲和傳輸機制顯得十分重要。網(wǎng)絡拓撲是網(wǎng)絡高效、可靠傳輸?shù)幕A,故障恢復用來保護網(wǎng)絡的可靠傳輸,高效的傳輸機制保證信息的高效傳輸,高效可靠的網(wǎng)絡拓

2、撲和高效的傳輸機制共同促進整個網(wǎng)絡的高效可靠運行。
　　本文在詳細分析網(wǎng)絡拓撲優(yōu)化、故障保護以及基于無速率碼的傳輸?shù)确矫嫜芯楷F(xiàn)狀的基礎上,指出進一步提高網(wǎng)絡高效可靠需要研究的問題,針對這些問題,本文在高效可靠網(wǎng)絡拓撲優(yōu)化、鏈路故障保護、高效無速率碼設計等方面展開了一系列研究,并在以下幾個方面取得了一些有價值的研究成果:
　　1.高效網(wǎng)絡拓撲優(yōu)化設計
　　在給定節(jié)點和鏈路數(shù)量下,設計一種基于平均距離的網(wǎng)絡拓撲優(yōu)化算法。該

3、算法利用網(wǎng)絡拓撲鄰接矩陣的特點來降低運算量,該算法分兩步實現(xiàn)最佳網(wǎng)絡拓撲的選擇:第一,通過計算網(wǎng)絡拓撲的平均距離,算法有可能找到多個具有最小平均距離的網(wǎng)絡拓撲;第二,進一步計算每個節(jié)點和鏈路故障后的平均距離,并選出故障后平均距離最小的網(wǎng)絡拓撲作為最優(yōu)的網(wǎng)絡拓撲。
　　2.節(jié)點之間具有最多節(jié)點不相交路徑和最大節(jié)點連通度的網(wǎng)絡拓撲設計
　　提出一種在任意兩個節(jié)點之間具有最多的節(jié)點不相交路徑且具有較高節(jié)點連通度的網(wǎng)絡模型,設計了在

4、給定節(jié)點和鏈路數(shù)量下設計滿足上述模型的算法,并通過采用一些技巧降低運算量。計算結(jié)果表明,該算法所設計的網(wǎng)絡既滿足節(jié)點不相交路徑要求又能達到或者接近網(wǎng)絡的理論節(jié)點連通度。將高效性和可靠性相結(jié)合給出了設計既具有最多的節(jié)點不相交路徑和較大節(jié)點連通性,又有較小平均距離的網(wǎng)絡拓撲設計算法。
　　3.基于網(wǎng)絡編碼的多鏈路故障保護
　　改進一種基于網(wǎng)絡編碼的方法實現(xiàn)在相同數(shù)量主路徑情況下用最少的保護路徑實現(xiàn)對多個鏈路故障的保護,該方案不僅

5、考慮主路徑故障的情況,同時也考慮了保護路徑故障的情況。
　　4.無速率碼的性能指標及理想模型
　　在分析當前無速率碼性能指標的缺點和適用范圍的基礎上,提出新的性能指標,并推廣了傳統(tǒng)系統(tǒng)碼的定義,然后提出一種理想的無速率碼模型來全面描述無速率碼。
　　5.基于兩階段前向等概的無速率碼設計
　　以理想無速率碼模型為基礎,提出一種基于兩階段前向等概的無速率碼設計算法,仿真結(jié)果表明該算法編出的無速率碼具有較高的碼率、較小

6、的平均延時、較小的最大失序和較大的均勻恢復熵。將兩階段前向等概編碼算法稍做修改可以用于不等差錯保護,同樣具有上述的性能優(yōu)勢。對于無法知道信道精確狀況但知道其最壞狀況的情形,給出一種在已知最大擦除概率情況下的無速率碼的設計,仿真表明其性能相比無任何先驗知識的設計算法性能略有提高。最后分析了編碼算法對譯碼算法的影響,分析表明,該編碼算法可以大大降低高斯消元法和BP譯碼算法的運算量。
　　6.基于環(huán)的高效無速率碼設計
　　組成一個

7、文件的每個信息符號之間并不是孤立的,而是存在一定的關聯(lián)性,本文將這種關聯(lián)性應用在無速率的設計中并結(jié)合高效性提出一種基于環(huán)的高效無速率碼的設計方案,該方案除了有較好的性能之外,更接近于真實的通信環(huán)境。
　　7.基于效率-公平的無速率碼設計
　　雖然基于兩階段和前向等概的編碼算法有很好的性能,但該性能只是平均意義下的性能,無法保證每一次通信的性能都能滿足要求。本文通過修正理想無速率碼模型,給出基于新模型的無速率碼設計算法。該算法