基于網(wǎng)絡編碼的數(shù)據(jù)通信技術分析

紀玩波

公誠管理咨詢有限公司第七分公司

基于網(wǎng)絡編碼的數(shù)據(jù)通信技術分析

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網(wǎng)絡編碼的出現(xiàn)是無線通信史上強有力的一次革命，網(wǎng)絡編碼在無線通信網(wǎng)絡中的應用使得網(wǎng)絡流量的使用比以前有所降低，且網(wǎng)絡吞吐量有所提升。其發(fā)揮作用的主要流程就是在繼節(jié)點處存儲轉發(fā)信息流量的基礎上對其實行編碼處理，這一處理，對網(wǎng)絡利用率的提升起到了很大的影響，網(wǎng)絡資源使用效率得到提升，資源浪費問題也得到了解決，因此，網(wǎng)絡編碼技術在無線通信中的作用不可小覷。將網(wǎng)絡編碼技術與其他通信技術相結合，是幫助網(wǎng)絡編碼技術走出多徑衰落困境的有效途徑。

網(wǎng)絡編碼；通信技術；應用分析

隨著通信技術和網(wǎng)絡的飛快發(fā)展，人們的日常生活和工作中出現(xiàn)了越來越多的通信網(wǎng)絡應用，人們對它們的依賴程度也不斷增加，同時，對網(wǎng)絡所提供的服務質量的要求也越來越高。所以，提高網(wǎng)絡資源的使用效率以及其通信質量，是網(wǎng)絡管理機構十分關注的問題，也是當前網(wǎng)絡通信領域需要解決的重要課題。網(wǎng)絡編碼的使用改變了傳統(tǒng)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的通信方式，給當前的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信帶來了革命性的方法。

1 網(wǎng)絡編碼的基本原理

網(wǎng)絡編碼較為全面的定義了網(wǎng)絡結點輸入和輸出的關系，中間結點一旦具備編碼條件，那么中間結點就會對其所接受到的數(shù)據(jù)按照相應的方式進行編碼方面的處理。當編碼的數(shù)據(jù)被逐漸的傳送到后續(xù)結點之后，后續(xù)結點可以進行編碼，也可以不進行編碼，如果有需要還要進行編碼的話，這時就要對接到的信息按照之前的方式再進行一次編碼，然后傳輸，經(jīng)過不斷的反復編碼傳輸，最終就會實現(xiàn)所有的編碼信息都能夠到達目的結點。最后一步工作就是目的結點通過對信息進行譯碼之后，就可以得到最初結點所發(fā)出的基本信息了。

2 網(wǎng)絡編碼技術在數(shù)據(jù)通信中的應用

2.1 信道編譯碼技術基礎上的網(wǎng)絡編碼

信道編碼也是無線通信技術中十分有效的一種，將二者結合起來，主要的目的是運用網(wǎng)絡編碼中的冗余數(shù)據(jù)來幫助信道編碼，使信道編碼的抗噪性能和容量在冗余信息的幫助下達到最大化，在這一過程中，分集增益的獲得是由冗余度在中繼傳輸中實現(xiàn)的。這種聯(lián)合網(wǎng)絡編碼一般都是基于TUIBO 碼與LDPC 碼，至今已受到通信公司廣泛的喜愛和應用，在于多種編碼技術的比較過程中發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡編碼與信道編譯碼的結合是一種更加完善的高效率技術，在資源消耗、信道容量等多方面都有著不可小看的優(yōu)勢。

2.2 網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳送中編碼技術

一是網(wǎng)絡編碼復雜度降低研究。現(xiàn)階段最主要的問題就是怎樣在提高網(wǎng)絡編碼效率的同時降低網(wǎng)絡編碼的復雜程度，還有就是在網(wǎng)絡編碼實用化的過程當中，逐漸控制網(wǎng)絡編碼的復雜程度，減少網(wǎng)絡編碼需要的額外計算量，從而降低系統(tǒng)實施成本。二是數(shù)據(jù)傳送可靠性研究。現(xiàn)階段對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸可靠性的網(wǎng)絡編碼研究主要是根據(jù)多徑路由展開的，這也在一定程度上為網(wǎng)絡編碼中的數(shù)據(jù)傳輸提供了可靠性。因此，在多跳動態(tài)的網(wǎng)絡環(huán)境當中，分析研究提高網(wǎng)絡編碼數(shù)據(jù)傳送的可靠性具有很大的現(xiàn)實意義。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸性能保障機制中的網(wǎng)絡編碼

實際應用中，網(wǎng)絡環(huán)境復雜多變，數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐蝗恍院途W(wǎng)絡拓撲結構不穩(wěn)定都可能導致數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀況，例如造成數(shù)據(jù)丟失或者傳輸延遲等。所以基于網(wǎng)絡編碼的數(shù)據(jù)傳輸技術的開發(fā)應該結合實際的網(wǎng)絡環(huán)境，研究出能確保數(shù)據(jù)正確傳輸?shù)谋Ｕ蠙C制和編碼策略，尤其需要盡可能減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t時間和保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。所以，基于網(wǎng)絡編碼的數(shù)據(jù)通信中，利用QoS保證機制是當前研究的重要課題之一。當前已研究出來幾個解決方案，比如建立數(shù)據(jù)延遲時間的模型，從模型中找出延遲的解決方案；利用多速率編碼器來分析各路中傳輸速率不同的數(shù)據(jù)，從而減小數(shù)據(jù)在編碼器中的傳輸時間。

2.4 網(wǎng)絡協(xié)議結構中的網(wǎng)絡編碼

當前網(wǎng)絡編碼研究中涉及到的主要部分還是在網(wǎng)絡層方面，特別是如何有效地將路由協(xié)議與網(wǎng)絡編碼有機結合，是基于網(wǎng)絡編碼的網(wǎng)絡結構研究的重要方面。有一部分研究已經(jīng)深入到網(wǎng)絡編碼如何有效結合協(xié)議結構中其他協(xié)議層，例如網(wǎng)絡編碼與MAC層協(xié)議或者與傳送層TCP協(xié)議等等的結合問題。因為網(wǎng)絡編碼的特性與傳統(tǒng)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信的方式有很大的區(qū)別，所以為了不更改已普遍應用的傳統(tǒng)網(wǎng)絡協(xié)議，將網(wǎng)絡編碼與其融合將會遇到各種各樣新的問題，例如，它們之間的兼容性、網(wǎng)絡編碼對網(wǎng)絡協(xié)議結構是否會產(chǎn)生不利的影響。這些問題都是后來研究者需要解決的問題，同時也為研究基于網(wǎng)絡編碼的網(wǎng)絡協(xié)議結構提供了框架性借鑒，使得網(wǎng)絡編碼能夠與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡協(xié)議有機融合，提高網(wǎng)絡通信性能。

3 基于網(wǎng)絡編碼的數(shù)據(jù)傳送技術研究趨勢

隨著基于網(wǎng)絡編碼的數(shù)據(jù)通信技術研究的不斷深入，出現(xiàn)了很多新的理論，但是網(wǎng)絡編碼所面臨的問題也隨之增多，尤其是網(wǎng)絡編碼的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳送技術問題，雖然經(jīng)過近幾年的研究取得了一定的進展。但是仍然面臨著許多難題需要我們去逐一解決。

1）網(wǎng)絡編碼復雜度得到降低。現(xiàn)階段最主要的一個問題就是怎樣在提高網(wǎng)絡編碼效率的同時降低網(wǎng)絡編碼的復雜程度。這會涉及到網(wǎng)絡編碼的相應網(wǎng)絡開銷，這也是作為網(wǎng)絡編碼性能評價的內容之一，還有就是在網(wǎng)絡編碼實用化的過程當中，逐漸控制網(wǎng)絡編碼的復雜程度，減少網(wǎng)絡編碼需要的額外的計算量，從而降低系統(tǒng)的實施成本。這對于網(wǎng)絡部署以及應用網(wǎng)絡編碼都具有非常重要的意義。

2）數(shù)據(jù)傳送可靠性研究。保證網(wǎng)絡性能的一個主要方面就是提高網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳送的可靠性，現(xiàn)階段對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸可靠性的網(wǎng)絡編碼研究主要是根據(jù)多徑路由展開的，這也在一定程度上對網(wǎng)絡編碼中的數(shù)據(jù)傳輸提供了可靠性。因此在多跳動態(tài)的網(wǎng)絡環(huán)境當中，分析研究提高網(wǎng)絡編碼數(shù)據(jù)傳送的可靠性具有很高的現(xiàn)實意義。

綜上所述，通過對基于網(wǎng)絡編碼的數(shù)據(jù)通信技術進行分析和研究可知，當前我國網(wǎng)絡編碼在實際應用中仍處于初級階段，在方案設計以及復雜編碼的簡化上有待進一步完善，以降低網(wǎng)絡編碼的復雜度，減少協(xié)議運行開銷，促進數(shù)據(jù)通信技術應用過程中各項問題的有效解決。在未來的研究中，應不斷加強網(wǎng)絡編碼的數(shù)據(jù)通信技術創(chuàng)新，從而更加廣泛地應用于社會各個領域內。

[1]李世唐. 基于網(wǎng)絡編碼的協(xié)作通信技術研究[D].南京郵電大學, 2012.