網絡編碼中數據通信技術的應用

趙蘭梅

（忻州職業技術學院計算機系 山西 034000）

0 引言

結合理論與實驗結果最終顯示，網絡編碼可以明顯提升網絡數據的傳送性能。網絡編碼主要通過網絡輸入輸出量的提升，來提高寬帶資源的利用率，使網絡負載達到平衡。不過，相較于傳統的路由傳輸，網絡編碼系統的結點在工作過程中，由于產生大量反復的執行編碼與解碼的操作，因此將會出現其他計算資源的耗損[1]。所以，在確保網絡數據的傳送性能，能夠通過網絡編碼實現提升的情況下，對現有的數據傳送過程進行優化，這是目前業內研究者們的主要課題。該課題的研究與實踐，將會對網絡編碼的大規模應用，產生深遠的影響。

1 網絡編碼含義

融合編碼與路由的信息交換技術，這就是所謂的網絡編碼。傳統的路由方法的主要功能是儲蓄與轉發，而網絡編碼則是可以通過接收多個數據分組，進行編碼信息融合，以此來提升提升傳輸信息量，實現提高網絡整體性能的效果。起初，網絡編碼誕生后被用于強化多播技術。研究人員主要利用網絡編碼輔助網絡數據的傳輸達到多播的理論傳輸容量，進一步實現比傳統路由更大規模的網絡輸入輸出量。

2 數據傳送網絡編碼過程

數據傳送網絡編碼的主要過程為：（1）網絡編碼的運算；（2）結點編碼以及解碼條件；（3）編碼數據分組體系；（4）數據緩存技術。而在網絡編碼期間，結點數據緩存與更顯，主要依靠兩個步驟完成：①當結點接收到其下鏈路結點傳送的對應某一數據批次的接受，確定報文分組后，結點將會對緩存區對應報文數據批次分組進行清理；②當某一數據批次于緩沖中，儲存時間超過時限，結點下行鏈路將會將會擁塞或中斷[2]。此時結點將刪除超過時限的儲存數據，開始接受新數據批次。

3 基于網絡數據傳送的網絡編碼

當前，網絡編碼數據通訊技術日新月異，許多新的理論成果被研制而出。不過，網絡編碼依舊存在許多不容忽視的問題，因此網絡編碼的研究歷程還很漫長。隨著研究的深入，網絡編碼各方面優勢被不斷發掘，如均衡網絡負載、提升網絡寬帶資源的有效利用率，優化數據傳送性能等。總體而言，網絡編碼通過提升網絡輸入輸出量，降低了數據分組傳輸量，節約了無線網絡中，數據傳送的非必要耗損。在網絡執行隨機網絡編碼方案時，網絡容錯性以及魯棒性將會有所提升。因為就算網絡部分結點或鏈路的實效，目的結點僅靠一點接收到的編碼數據，就能夠依靠數據解碼恢復原始數據。在沒有任何復雜加密算法的情況下下，網絡編碼保障了網絡的安全性。綜上所述，網絡編碼對于網絡數據傳送性能的提高，起到了非常良好的促進作用。

4 數據傳輸技術在網絡編碼中的應用

4.1 降低網絡編碼的復雜度

當前，網絡編碼最為重要的研究課題，就是如何在保證網絡編碼工作效率得到提高的同時，消除網絡編碼的繁冗與復雜。這一課題，涉及到網絡編碼期間，機制運算效率以及該機制引起的網絡開銷，這是網絡編碼性能評價分析的關鍵點。業內研究人員主要對編碼構建方案的優化、編碼結結點數、編碼操作的控制以及相關數據傳送協議的優化等內容，進行了研究與分析。

4.2 數據傳送安全性研究

雖然，上文中提到，網絡編碼能夠對網絡數據的傳送起到安全保護的作用，不過，數據在編碼過程中，也會相應地加大被篡改的風險。這一情況，最好的例子就是確定性網絡編碼構造方案。由于編碼過程本來就涉及到大量結點的參與，而加碼系數的確定性選擇，也會導致系統安全性無法得到保障。因此，降低風險，提升網絡編碼數據傳送期間的安全性，也被列為重點研究的課題之一。

4.3 數據傳送可靠性研究

提升網絡數據傳送的可靠性，為網絡性能的保障奠定了基石。而如何通過網絡編碼技術，改善網絡數據傳送可靠性的則是研究重要方向。當前，針對提升數據傳輸可靠性的網絡編碼研究，大多數從數據重傳或多徑路由這兩方面著手。而這一研究方法，也對網絡編碼中，數據傳輸可靠性提供了有利保障。

4.4 網絡編碼的具體實現

在網絡編碼的應用性研究里，MIT信息研究組在COPE協議中，對網絡編碼的應用實例，進行了闡述。此外，微軟研究機構推出Avalanche軟件，標志著網絡編碼接近實際應用的開始。兩家機構的研究成果，對網絡編碼在數據通信中的實現與應用，做出了一定的貢獻。不過，網絡編碼的實際網絡數據同行中的應用，當前還沒達到成熟階段，許多問題還未得到解決，課題的探討在今后仍需繼續。

5 結束語

作為一種新型數據傳輸處理模式，網絡編碼對于提升網絡數據傳送性能，效果十分顯著。網絡編碼課題的研究，將會對網絡編碼的大規模應用，產生深遠的影響，具備非常重要的探討意義與價值。因此，網絡編碼這一課題，還將獲得學術界、研究機構以及IT行業的更多關注。

[1]楊林，鄭剛.網絡編碼的研究進展[J].計算機研究與發展，2008，45（3）：400-407.

[2]陸一飛.無線網絡編碼中編碼傳輸和編碼路由技術研究[D].東南大學，南京，2010，05.