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網(wǎng)絡編碼在無線網(wǎng)絡技術中的應用
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網(wǎng)絡傳輸性能的提升始終是網(wǎng)絡技術人員研發(fā)的重點內(nèi)容，而通過網(wǎng)絡編碼技術可以進一步優(yōu)化網(wǎng)絡性能。網(wǎng)絡節(jié)點是網(wǎng)絡編碼技術的核心，其不僅會儲存轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，還會相應的處理數(shù)據(jù)�，F(xiàn)代無線網(wǎng)絡的發(fā)展需要網(wǎng)絡編碼技術，因而其發(fā)展十分迅猛。
一、網(wǎng)絡編碼技術特點
傳統(tǒng)網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)需要通過路由器，即在傳輸數(shù)據(jù)的過程中，借助路由器對數(shù)據(jù)進行處理，依照數(shù)據(jù)目標地址向不同鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)。因為在數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)安排上不能統(tǒng)一，因此很多數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的速度以及傳輸效率上網(wǎng)絡就會受到巨大的影響。網(wǎng)絡編碼技術的應用始于2000年，其出現(xiàn)有效解決了上述問題。當數(shù)據(jù)同時到達路由器時，通過網(wǎng)絡編碼技術能夠同時發(fā)出數(shù)據(jù)，而不至數(shù)據(jù)在鏈路中發(fā)生擁塞，進一步推進了網(wǎng)絡傳輸速度的發(fā)展。
二、網(wǎng)絡編碼技的應用
1.概念分析。
從本質(zhì)上分析網(wǎng)絡編碼器是一種信息交換技術，其融合了編碼以及路由技術，其核心是對信號的處理，將每個網(wǎng)絡節(jié)點中的受到的信號進行線性處理或非線性處理，并將處理后的信息想下游節(jié)點發(fā)送，在該技術中中間節(jié)點起到了信號處理以及編碼的作用。
2.技術優(yōu)勢。
由于網(wǎng)絡編碼技術集合了編碼技術以及路由技術，因而網(wǎng)絡節(jié)點不單單起到了數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)儲存作用，還可以對數(shù)據(jù)進行編碼，從而使得網(wǎng)絡具有了多播容量，通過使用線性網(wǎng)絡編碼，進一步擴充了網(wǎng)絡傳輸速度。但是該項技術的優(yōu)勢不僅僅有這些，若在無限網(wǎng)絡中應用網(wǎng)絡編碼技術，其優(yōu)勢更為明顯。首先廣播特性以及不可靠性是無線網(wǎng)絡的基本特性，但是這種特性恰恰適合網(wǎng)絡編碼技術的應用。通過使用網(wǎng)絡編碼技術，很多傳統(tǒng)的技術無法解決的問題便可以迎刃而解。另外由于無線網(wǎng)絡具有廣播特性，因而在使用網(wǎng)絡編碼技術時，在相鄰節(jié)點之間傳輸數(shù)據(jù)，則傳出點周圍的節(jié)點都可以接收該數(shù)據(jù)包。所以，若一個節(jié)點對其相鄰多個節(jié)點的數(shù)據(jù)包感興趣，那么可以對數(shù)據(jù)進行編碼，并將編碼后的數(shù)據(jù)包傳輸?shù)狡渌噜彽母信d趣的及誒但，從而節(jié)約無線網(wǎng)絡資源，提高網(wǎng)絡傳輸效率。傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡中大多會使用跨層設計以及路由器等設備改善網(wǎng)絡傳輸效率低的問題，但是網(wǎng)絡性能的發(fā)展卻因此受到的阻礙，而網(wǎng)絡編碼技術的應用使得這些技術難題迎刃而解，通過使用隨機網(wǎng)絡編碼技術仍舊能夠?qū)⒃紨?shù)據(jù)恢復，提高了網(wǎng)絡的魯棒性以及容錯性。網(wǎng)絡編碼技術能夠有效提高吞吐量，從這方面改善網(wǎng)絡性能，并且從實際的應用中也可以證明，對于某些網(wǎng)絡吞吐量，網(wǎng)絡編碼技術能夠有效予以提高。很多研究者在研究該技術的同時還會想方設法降低網(wǎng)絡復雜性。從而使得網(wǎng)絡編碼技術能夠依照網(wǎng)絡的實際動態(tài)狀況進行調(diào)整。
3.如何提高無線網(wǎng)絡的安全性。
網(wǎng)絡編碼技術除了能夠有效提高無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸效率，降低傳輸能耗，其在網(wǎng)絡安全性能提升上也取得了巨大的成果。傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡安全措施大多會使用數(shù)字簽名以及消息認證碼的方式，因此防止惡意刪改數(shù)據(jù)包，確保無線網(wǎng)絡安全性。而使用網(wǎng)絡編碼技術則是通過產(chǎn)生隨機編碼檢測的方式，這種方式相對較為簡便，并且根據(jù)監(jiān)測時間以及復雜程度以及通訊控制開銷等條件可以對檢測概率進行調(diào)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。無線網(wǎng)絡廣播重傳處理中，多個接收節(jié)點中的任意一個節(jié)點的丟包都要求源節(jié)點重傳數(shù)據(jù)包，需要廣播發(fā)送較多的重傳次數(shù).本文將隨機線性網(wǎng)絡編碼技術應用在無線網(wǎng)絡廣播重傳中，提出一種新穎的廣播重傳方法(RLNCBR)。該方法中，源節(jié)點記錄多個接收節(jié)點中丟包最多的接收節(jié)點丟包數(shù)，再按照隨機線性網(wǎng)絡編碼的方法編碼組合該丟包數(shù)個線性編碼包。源節(jié)點廣播重傳，接收節(jié)點采用運算編碼線性組合的方法獲得信息包數(shù)據(jù)。數(shù)學分析表明，該方法能保證所有接收節(jié)點的編碼可解性，同時重傳次數(shù)可達到理論最優(yōu)性。模擬測試結(jié)果表明：與傳統(tǒng)重傳方法相比，RLNCBR有效地減少了信息包的平均傳輸次數(shù)，提高了傳輸效率。
三、技術發(fā)展方向
現(xiàn)有的網(wǎng)絡在網(wǎng)絡編碼技術的推動下發(fā)生了革命性的轉(zhuǎn)變，首先在有線網(wǎng)絡中網(wǎng)絡編碼技術用以增加組播容量，而現(xiàn)在網(wǎng)絡編碼技術則可以用以提高有線網(wǎng)絡及無線網(wǎng)絡的吞吐量，并且信號傳輸中能耗更低，在網(wǎng)絡中使用網(wǎng)絡編碼技術無線網(wǎng)絡安全性更好、魯棒性更高。通過網(wǎng)絡編碼技術還能夠?qū)W(wǎng)絡協(xié)議、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)進行更改。但是該技術的應用目前還存在一些問題，由于網(wǎng)絡編碼技術起步交往，雖然通過該技術數(shù)據(jù)傳輸速率以及網(wǎng)絡安全性得到了很大的提升，但是其具體實現(xiàn)以及復雜度的降低仍舊是目前的技術難點。目前網(wǎng)絡編碼方式相對較多，目前常用的包括分布式隨機網(wǎng)絡編碼以及集中式線性網(wǎng)絡編碼兩種方式，但是應用過程中需要考慮的應用問題較多。如何實現(xiàn)網(wǎng)絡編碼在實際的應用中是極其重要的一點，網(wǎng)絡性能可以在網(wǎng)絡編碼技術的支持下得到很大的提升，但是復雜度也會隨之提升，如何在維持原有網(wǎng)絡開銷的前提下，綜合性能以及效率兩方面，首先網(wǎng)絡編碼這將是未來該技術發(fā)展的主要方向。
綜上所述，不同于有線網(wǎng)絡，無線網(wǎng)絡環(huán)境較為多變，這就使得網(wǎng)絡的穩(wěn)定性較差，數(shù)據(jù)在傳輸過程中容易發(fā)生數(shù)據(jù)的丟失。目前在無線廣播網(wǎng)絡中對丟失數(shù)據(jù)常常采用重傳的方式進行處理，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，通過將出錯數(shù)據(jù)報文傳輸?shù)姆绞交謴统鲥e的報文。而網(wǎng)絡編碼技術則打破了這種方式，雖然還沒有應用到實際的通信網(wǎng)絡中，但已引起了較大的關注，比如美國軍方已經(jīng)意識到網(wǎng)絡編碼技術的優(yōu)勢，已經(jīng)撥款研究網(wǎng)絡編碼技術在移動自組網(wǎng)(Mobile Ad HocNetwork)中的應用。因此，我們也應當及時跟蹤國際上的網(wǎng)絡編碼技術的發(fā)展趨勢。同時，結(jié)合各種應用深入思考網(wǎng)絡所涉及的各種安全技術問題。
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