基于计算机科学的网络编码基础理论与关键应用研究

This project aims to study basic theory and algorithm design problems in network coding from a computer science perspective. It emphasizes that network coding is coding performed within a "network", and hence the underlying graph topology of the network should play a key role. The specific directions of study include: (1) Introduce methods from computer science, discrete mathematics and geometry, for studying basic questions in network coding that include why to code, when to code, and how to code. (2) Develop the new research direction of space information flow, study the problem of topology optimization of a computer network. (3) Based on the theoretical framework of space information flow, develop new methods that is to be combined with network information flow to advance the study of important open problems in network coding. (4) Apply the theory and algorithms from network coding and space information flow to the space network and space communication component of the Earth Space Information Science and Technology project (2011 Plan).

本项目拟从计算机科学理论的角度研究网络编码的基础理论和算法问题, 突出强调网络编码是 在“网络”中进行的编码以及底层网络拓扑结构的重要性。研究方向包括: (1) 引入计算机科学、离散数学、几何的方法研究网络编码中为何编码、何时编码、如何编码等基本的问题。(2) 发展新的研究方向, 空间信息流。研究通信网络拓扑优化问题。(3) 基于空间信息流的理论框架，用新的方法结合网络信息论和几何工具, 推进网络编码学科中重要开放问题的研究。(4) 把网络编码和网络信息流的基础理论和算法研究应用到空间网络和空间通信,为国家 2011 计划地球空间信息科技协同创新中心的重大需求直接服务。

本项目的四年周期内，主要开展了关于网络编码的理论、算法和应用方向的研究。具体研究课题包括：网络编码学科中的重要开放问题，多单播猜想的证明研究；一种基于按位异或和循环移位的高效率、低复杂度编解码方案；线性网络编码有限域的特性研究；基于云计算和网络功能虚拟化的广域网内网络编码应用方案；在无线网络中，在MAC层首创基于FEC前向纠删码和CRC循环校验的错误修复方案；在网络传输层中结合智能网络感知、精准流量控制和动态编码传输的新传输层协议设计。本项目的成果有多篇论文发表在计算机网络和信息论领域内的知名会议和期刊中（例如IEEE Trans. on Information Theory)，直接推进了领域内对网络编码的理论、算法等方向的研究和认知。

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