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網(wǎng)絡(luò )編碼的數據通信技術(shù)研討論文
一、網(wǎng)絡(luò )編碼在數據通信技術(shù)中的應用
所謂網(wǎng)絡(luò )編碼，其實(shí)就是將編碼和路由的信息進(jìn)行相互交換的技術(shù)。網(wǎng)絡(luò )編碼的工作原理為：網(wǎng)絡(luò )通信系統在運行中接收到的若干個(gè)數據被網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)進(jìn)行重新編碼組合，并將重組后的數據編碼通過(guò)中間結點(diǎn)傳送到多個(gè)目的結點(diǎn)處，目的結點(diǎn)再利用編碼系數對這些數據編碼作解碼處理，以還原原始數據，由此達到數據通信目的。這種數據通信方式有別于傳統的數據通信方式，其極大的提高了網(wǎng)絡(luò )的通信容量，并時(shí)原本屬于物理層的編碼和原本屬于網(wǎng)絡(luò )層的路由相互融合在一起，實(shí)現了兩者的有機統一，這就打破了原有數據通信技術(shù)和數據處理方式的格局，為網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)水平的提升提供了新的發(fā)展方向�？梢哉f(shuō)，利用網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)進(jìn)行數據信息傳送能夠極大的提高信息傳送效率。這不但是因為網(wǎng)絡(luò )編碼可以使網(wǎng)絡(luò )數據單次傳送的信息量大幅度增加，還在于網(wǎng)絡(luò )編碼可以減少分組的傳送次數，這樣就極大的改善了網(wǎng)絡(luò )數據的傳送性能，包括增大網(wǎng)絡(luò )吞吐量，提高帶寬利用率，均衡網(wǎng)絡(luò )負載等方面。尤其是在無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)應用越來(lái)越廣泛的今天，網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)還能夠增大無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信的安全性和能量資源的利用率。因此，基于網(wǎng)絡(luò )編碼的數據通信技術(shù)正逐漸成為未來(lái)通信技術(shù)的主要發(fā)展趨勢，是一個(gè)非常值得重視的研究課題。
二、基于網(wǎng)絡(luò )編碼的數據通信研究現狀
目前，世界各國都在積極的研究網(wǎng)絡(luò )編碼的相關(guān)技術(shù)，并且已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域取得了一定的成果。具體主要可以體現在網(wǎng)絡(luò )協(xié)議結構、數據傳送模型、路由協(xié)議、數據傳送性能保證機制等幾個(gè)方面：
2.1基于網(wǎng)絡(luò )編碼的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議結構研究
目前，網(wǎng)絡(luò )編碼的研究主要集中在網(wǎng)絡(luò )層方面，尤其是網(wǎng)絡(luò )編碼與路由協(xié)議的結合，一些研究也開(kāi)始探討網(wǎng)絡(luò )編碼在協(xié)議結構中其它協(xié)議層中的研究，如網(wǎng)絡(luò )編碼與MAC層協(xié)議的結合及與傳送層TCP協(xié)議的結合等。由于網(wǎng)絡(luò )編碼的內在特性與傳統的網(wǎng)絡(luò )數據傳送模式不同，將網(wǎng)絡(luò )編碼引入到現有的網(wǎng)絡(luò )數據傳送協(xié)議中，將會(huì )產(chǎn)生一系列新的問(wèn)題，如網(wǎng)絡(luò )編碼與現有各種普遍應用的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的兼容性、網(wǎng)絡(luò )編碼對現有網(wǎng)絡(luò )協(xié)議層次結構的影響等。這些問(wèn)題的研究將為后續數據傳送中網(wǎng)絡(luò )編碼的研究提供一個(gè)總體結構框架，使網(wǎng)絡(luò )編碼能夠與現有網(wǎng)絡(luò )協(xié)議緊密結合，從而有效地提高網(wǎng)絡(luò )數據傳送性能，同時(shí)，也為網(wǎng)絡(luò )編碼的實(shí)際應用提供了理論基礎。
2.2基于網(wǎng)絡(luò )編碼的數據傳送模型研究
構造算法是網(wǎng)絡(luò )編碼成功應用的基礎，一個(gè)可行的網(wǎng)絡(luò )編碼的碼構造算法應保證網(wǎng)絡(luò )各目的結點(diǎn)成功地解碼編碼數據，且算法的復雜度較小，易于在現實(shí)網(wǎng)絡(luò )中部署應用。目前，網(wǎng)絡(luò )編碼的碼構造算法主要有線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò )編碼代數網(wǎng)絡(luò )編碼以及隨機網(wǎng)絡(luò )編碼等。在各種編碼機制設計中，應用較多的為線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò )編碼，其核心思想是允許網(wǎng)絡(luò )中間結點(diǎn)對接收到的來(lái)自不同輸入鏈路的信息流在有限域內進(jìn)行線(xiàn)性組合(有限域指編碼系數選擇的范圍，通常指伽羅華域)，然后再將組合的數據轉發(fā)出去。線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò )編碼中典型的碼構造算法包括指數時(shí)間算法、多項式算法和分布式的隨機網(wǎng)絡(luò )編碼算法等。由于隨機線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò )編碼方案具有獨立于網(wǎng)絡(luò )拓撲結構的特性和較高的靈活性，且線(xiàn)性編碼運算相對簡(jiǎn)單，因此，基于網(wǎng)絡(luò )編碼的數據傳送機制，在編碼構造過(guò)程中均采用隨機線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò )編碼構造方案。
2.3基于網(wǎng)絡(luò )編碼的路由協(xié)議研究
在基于網(wǎng)絡(luò )編碼的數據傳送技術(shù)研究中，具有網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)應用的路由協(xié)議的優(yōu)化設計對提高網(wǎng)絡(luò )數據傳送性能的影響相對較大，是網(wǎng)絡(luò )數據傳送研究的重要內容之一�；诰W(wǎng)絡(luò )編碼的路由協(xié)議設計是網(wǎng)絡(luò )編碼實(shí)現及應用的基礎，將網(wǎng)絡(luò )編碼與路由協(xié)議統一到一個(gè)較高層次的描述是網(wǎng)絡(luò )編碼研究中的一個(gè)重要問(wèn)題，這將為新的網(wǎng)絡(luò )系統及網(wǎng)絡(luò )設備的設計提供理論指導，且基于網(wǎng)絡(luò )編碼的路由協(xié)議研究將為網(wǎng)絡(luò )編碼理論提供應用的基礎。目前，結合網(wǎng)絡(luò )編碼與路由協(xié)議的研究主要體現在獨立路由協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )編碼的研究和編碼感知的路由協(xié)議的研究，區別在于路由協(xié)議產(chǎn)生的路徑是否存在主動(dòng)編碼機會(huì )，即路由協(xié)議是否可創(chuàng )造更多的編碼機會(huì )及更有效地利用編碼機會(huì )。
2.4基于網(wǎng)絡(luò )編碼的數據傳送性能保證機制研究
在實(shí)際網(wǎng)絡(luò )環(huán)境中，數據傳送的突發(fā)性及網(wǎng)絡(luò )拓撲結構的易變性造成網(wǎng)絡(luò )數據傳送的不穩定性，如引起隨機的分組丟失和不確定性的數據傳送時(shí)延等，這使得基于網(wǎng)絡(luò )編碼的數據傳送技術(shù)研究應依據實(shí)際網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)，分析探討提供數據傳送性能保證的編碼策略方案，特別是降低網(wǎng)絡(luò )編碼中數據傳送時(shí)延及提供數據傳送可靠性保證的策略方案，因此，在基于網(wǎng)絡(luò )編碼的數據傳送過(guò)程中，提供具有一定QoS保證的網(wǎng)絡(luò )數據編碼傳送機制是網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)研究中的重要問(wèn)題之一。目前已經(jīng)有學(xué)者研究出了一些解決方案，如采用多速率編碼機制來(lái)，利用不同鏈路和不同傳輸速率的數據來(lái)執行相關(guān)決策機制，從而避免編碼對數據的傳輸速率產(chǎn)生影響，從而解決時(shí)延控制問(wèn)題。當然，具體的解決方案還需要進(jìn)一步的研究和探索。
三、結束語(yǔ)
總之，網(wǎng)絡(luò )編碼的研發(fā)和應用促進(jìn)了數據通信技術(shù)的改革，為未來(lái)的網(wǎng)絡(luò )數據通信技術(shù)發(fā)展提供了新的契機�，F如今基于網(wǎng)絡(luò )編碼的數據通信技術(shù)已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但是這些研究成果仍然是一些初級成果，相信在未來(lái)的發(fā)展中，網(wǎng)絡(luò )編碼的技術(shù)體系還將更加完善，從而極大的提高數據通信技術(shù)，尤其是無(wú)線(xiàn)數據通信技術(shù)，并為人們的生活和工作提供更多便利，促進(jìn)信息時(shí)代的進(jìn)一步發(fā)展。
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