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網(wǎng)絡(luò )編碼在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)中的應用
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網(wǎng)絡(luò )傳輸性能的提升始終是網(wǎng)絡(luò )技術(shù)人員研發(fā)的重點(diǎn)內容，而通過(guò)網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)可以進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )性能。網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)的核心，其不僅會(huì )儲存轉發(fā)數據，還會(huì )相應的處理數據�，F代無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展需要網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)，因而其發(fā)展十分迅猛。
一、網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)特點(diǎn)
傳統網(wǎng)絡(luò )傳輸數據需要通過(guò)路由器，即在傳輸數據的過(guò)程中，借助路由器對數據進(jìn)行處理，依照數據目標地址向不同鏈路發(fā)送數據。因為在數據的協(xié)調安排上不能統一，因此很多數據包可能在一條鏈路上堆積，這就必須排隊等候處理，因而在傳輸數據的速度以及傳輸效率上網(wǎng)絡(luò )就會(huì )受到巨大的影響。網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)的應用始于2000年，其出現有效解決了上述問(wèn)題。當數據同時(shí)到達路由器時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)能夠同時(shí)發(fā)出數據，而不至數據在鏈路中發(fā)生擁塞，進(jìn)一步推進(jìn)了網(wǎng)絡(luò )傳輸速度的發(fā)展。
二、網(wǎng)絡(luò )編碼技的應用
1.概念分析。
從本質(zhì)上分析網(wǎng)絡(luò )編碼器是一種信息交換技術(shù)，其融合了編碼以及路由技術(shù)，其核心是對信號的處理，將每個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)中的受到的信號進(jìn)行線(xiàn)性處理或非線(xiàn)性處理，并將處理后的信息想下游節點(diǎn)發(fā)送，在該技術(shù)中中間節點(diǎn)起到了信號處理以及編碼的作用。
2.技術(shù)優(yōu)勢。
由于網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)集合了編碼技術(shù)以及路由技術(shù)，因而網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)不單單起到了數據的轉發(fā)儲存作用，還可以對數據進(jìn)行編碼，從而使得網(wǎng)絡(luò )具有了多播容量，通過(guò)使用線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò )編碼，進(jìn)一步擴充了網(wǎng)絡(luò )傳輸速度。但是該項技術(shù)的優(yōu)勢不僅僅有這些，若在無(wú)限網(wǎng)絡(luò )中應用網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)，其優(yōu)勢更為明顯。首先廣播特性以及不可靠性是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的基本特性，但是這種特性恰恰適合網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)的應用。通過(guò)使用網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)，很多傳統的技術(shù)無(wú)法解決的問(wèn)題便可以迎刃而解。另外由于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )具有廣播特性，因而在使用網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)時(shí)，在相鄰節點(diǎn)之間傳輸數據，則傳出點(diǎn)周?chē)墓濣c(diǎn)都可以接收該數據包。所以，若一個(gè)節點(diǎn)對其相鄰多個(gè)節點(diǎn)的數據包感興趣，那么可以對數據進(jìn)行編碼，并將編碼后的數據包傳輸到其他相鄰的感興趣的及誒但，從而節約無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )資源，提高網(wǎng)絡(luò )傳輸效率。傳統有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中大多會(huì )使用跨層設計以及路由器等設備改善網(wǎng)絡(luò )傳輸效率低的問(wèn)題，但是網(wǎng)絡(luò )性能的發(fā)展卻因此受到的阻礙，而網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)的應用使得這些技術(shù)難題迎刃而解，通過(guò)使用隨機網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)仍舊能夠將原始數據恢復，提高了網(wǎng)絡(luò )的魯棒性以及容錯性。網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)能夠有效提高吞吐量，從這方面改善網(wǎng)絡(luò )性能，并且從實(shí)際的應用中也可以證明，對于某些網(wǎng)絡(luò )吞吐量，網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)能夠有效予以提高。很多研究者在研究該技術(shù)的同時(shí)還會(huì )想方設法降低網(wǎng)絡(luò )復雜性。從而使得網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)能夠依照網(wǎng)絡(luò )的實(shí)際動(dòng)態(tài)狀況進(jìn)行調整。
3.如何提高無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的安全性。
網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)除了能夠有效提高無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )數據傳輸效率，降低傳輸能耗，其在網(wǎng)絡(luò )安全性能提升上也取得了巨大的成果。傳統的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )安全措施大多會(huì )使用數字簽名以及消息認證碼的方式，因此防止惡意刪改數據包，確保無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )安全性。而使用網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)則是通過(guò)產(chǎn)生隨機編碼檢測的方式，這種方式相對較為簡(jiǎn)便，并且根據監測時(shí)間以及復雜程度以及通訊控制開(kāi)銷(xiāo)等條件可以對檢測概率進(jìn)行調整。但這種方式仍舊存在很大的不足，即對抗惡意攻擊的效果相對較差。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )廣播重傳處理中，多個(gè)接收節點(diǎn)中的任意一個(gè)節點(diǎn)的丟包都要求源節點(diǎn)重傳數據包，需要廣播發(fā)送較多的重傳次數.本文將隨機線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)應用在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )廣播重傳中，提出一種新穎的廣播重傳方法(RLNCBR)。該方法中，源節點(diǎn)記錄多個(gè)接收節點(diǎn)中丟包最多的接收節點(diǎn)丟包數，再按照隨機線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò )編碼的方法編碼組合該丟包數個(gè)線(xiàn)性編碼包。源節點(diǎn)廣播重傳，接收節點(diǎn)采用運算編碼線(xiàn)性組合的方法獲得信息包數據。數學(xué)分析表明，該方法能保證所有接收節點(diǎn)的編碼可解性，同時(shí)重傳次數可達到理論最優(yōu)性。模擬測試結果表明：與傳統重傳方法相比，RLNCBR有效地減少了信息包的平均傳輸次數，提高了傳輸效率。
三、技術(shù)發(fā)展方向
現有的網(wǎng)絡(luò )在網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)的推動(dòng)下發(fā)生了革命性的轉變，首先在有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)用以增加組播容量，而現在網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)則可以用以提高有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的吞吐量，并且信號傳輸中能耗更低，在網(wǎng)絡(luò )中使用網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )安全性更好、魯棒性更高。通過(guò)網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)還能夠對網(wǎng)絡(luò )協(xié)議、網(wǎng)絡(luò )結構進(jìn)行更改。但是該技術(shù)的應用目前還存在一些問(wèn)題，由于網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)起步交往，雖然通過(guò)該技術(shù)數據傳輸速率以及網(wǎng)絡(luò )安全性得到了很大的提升，但是其具體實(shí)現以及復雜度的降低仍舊是目前的技術(shù)難點(diǎn)。目前網(wǎng)絡(luò )編碼方式相對較多，目前常用的包括分布式隨機網(wǎng)絡(luò )編碼以及集中式線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò )編碼兩種方式，但是應用過(guò)程中需要考慮的應用問(wèn)題較多。如何實(shí)現網(wǎng)絡(luò )編碼在實(shí)際的應用中是極其重要的一點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò )性能可以在網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)的支持下得到很大的提升，但是復雜度也會(huì )隨之提升，如何在維持原有網(wǎng)絡(luò )開(kāi)銷(xiāo)的前提下，綜合性能以及效率兩方面，首先網(wǎng)絡(luò )編碼這將是未來(lái)該技術(shù)發(fā)展的主要方向。
綜上所述，不同于有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境較為多變，這就使得網(wǎng)絡(luò )的穩定性較差，數據在傳輸過(guò)程中容易發(fā)生數據的丟失。目前在無(wú)線(xiàn)廣播網(wǎng)絡(luò )中對丟失數據常常采用重傳的方式進(jìn)行處理，通常的重傳方式主要基于接收方向傳送方發(fā)送出錯信息，通過(guò)將出錯數據報文傳輸的方式恢復出錯的報文。而網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)則打破了這種方式，雖然還沒(méi)有應用到實(shí)際的通信網(wǎng)絡(luò )中，但已引起了較大的關(guān)注，比如美國軍方已經(jīng)意識到網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)的優(yōu)勢，已經(jīng)撥款研究網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)在移動(dòng)自組網(wǎng)(Mobile Ad HocNetwork)中的應用。因此，我們也應當及時(shí)跟蹤國際上的網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)的發(fā)展趨勢。同時(shí)，結合各種應用深入思考網(wǎng)絡(luò )所涉及的各種安全技術(shù)問(wèn)題。
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