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網路編碼在無線網路技術中的應用

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網路編碼在無線網路技術中的應用

網路傳輸效能的提升始終是網路技術人員研發的重點內容,而通過網路編碼技術可以進一步優化網路效能。網路節點是網路編碼技術的核心,其不僅會儲存轉發資料,還會相應的處理資料。現代無線網路的發展需要網路編碼技術,因而其發展十分迅猛。

  一、網路編碼技術特點

傳統網路傳輸資料需要通過路由器,即在傳輸資料的過程中,藉助路由器對資料進行處理,依照資料目標地址向不同鏈路傳送資料。因為在資料的協調安排上不能統一,因此很多資料包可能在一條鏈路上堆積,這就必須排隊等候處理,因而在傳輸資料的速度以及傳輸效率上網路就會受到巨大的影響。網路編碼技術的應用始於2000年,其出現有效解決了上述問題。當資料同時到達路由器時,通過網路編碼技術能夠同時發出資料,而不至資料在鏈路中發生擁塞,進一步推進了網路傳輸速度的發展。

  二、網路編碼技的應用

  1.概念分析。

從本質上分析網路編碼器是一種資訊交換技術,其融合了編碼以及路由技術,其核心是對訊號的處理,將每個網路節點中的受到的訊號進行線性處理或非線性處理,並將處理後的'資訊想下游節點發送,在該技術中中間節點起到了訊號處理以及編碼的作用。

  2.技術優勢。

由於網路編碼技術集合了編碼技術以及路由技術,因而網路節點不單單起到了資料的轉發儲存作用,還可以對資料進行編碼,從而使得網路具有了多播容量,通過使用線性網路編碼,進一步擴充了網路傳輸速度。但是該項技術的優勢不僅僅有這些,若在無限網路中應用網路編碼技術,其優勢更為明顯。首先廣播特性以及不可靠性是無線網路的基本特性,但是這種特性恰恰適合網路編碼技術的應用。通過使用網路編碼技術,很多傳統的技術無法解決的問題便可以迎刃而解。另外由於無線網路具有廣播特性,因而在使用網路編碼技術時,在相鄰節點之間傳輸資料,則傳出點周圍的節點都可以接收該資料包。所以,若一個節點對其相鄰多個節點的資料包感興趣,那麼可以對資料進行編碼,並將編碼後的資料包傳輸到其他相鄰的感興趣的及誒但,從而節約無線網路資源,提高網路傳輸效率。傳統有線網路中大多會使用跨層設計以及路由器等裝置改善網路傳輸效率低的問題,但是網路效能的發展卻因此受到的阻礙,而網路編碼技術的應用使得這些技術難題迎刃而解,通過使用隨機網路編碼技術仍舊能夠將原始資料恢復,提高了網路的魯棒性以及容錯性。網路編碼技術能夠有效提高吞吐量,從這方面改善網路效能,並且從實際的應用中也可以證明,對於某些網路吞吐量,網路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路複雜性。從而使得網路編碼技術能夠依照網路的實際動態狀況進行調整。

  3.如何提高無線網路的安全性。

網路編碼技術除了能夠有效提高無線網路資料傳輸效率,降低傳輸能耗,其在網路安全效能提升上也取得了巨大的成果。傳統的無線網路安全措施大多會使用數字簽名以及訊息認證碼的方式,因此防止惡意刪改資料包,確保無線網路安全性。而使用網路編碼技術則是通過產生隨機編碼檢測的方式,這種方式相對較為簡便,並且根據監測時間以及複雜程度以及通訊控制開銷等條件可以對檢測概率進行調整。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。無線網路廣播重傳處理中,多個接收節點中的任意一個節點的丟包都要求源節點重傳資料包,需要廣播發送較多的重傳次數.本文將隨機線性網路編碼技術應用在無線網路廣播重傳中,提出一種新穎的廣播重傳方法(RLNCBR)。該方法中,源節點記錄多個接收節點中丟包最多的接收節點丟包數,再按照隨機線性網路編碼的方法編碼組合該丟包數個線性編碼包。源節點廣播重傳,接收節點採用運算編碼線性組合的方法獲得資訊包資料。數學分析表明,該方法能保證所有接收節點的編碼可解性,同時重傳次數可達到理論最優性。模擬測試結果表明:與傳統重傳方法相比,RLNCBR有效地減少了資訊包的平均傳輸次數,提高了傳輸效率。

  三、技術發展方向

現有的網路在網路編碼技術的推動下發生了革命性的轉變,首先在有線網路中網路編碼技術用以增加組播容量,而現在網路編碼技術則可以用以提高有線網路及無線網路的吞吐量,並且訊號傳輸中能耗更低,在網路中使用網路編碼技術無線網路安全性更好、魯棒性更高。通過網路編碼技術還能夠對網路協議、網路結構進行更改。但是該技術的應用目前還存在一些問題,由於網路編碼技術起步交往,雖然通過該技術資料傳輸速率以及網路安全性得到了很大的提升,但是其具體實現以及複雜度的降低仍舊是目前的技術難點。目前網路編碼方式相對較多,目前常用的包括分散式隨機網路編碼以及集中式線性網路編碼兩種方式,但是應用過程中需要考慮的應用問題較多。如何實現網路編碼在實際的應用中是極其重要的一點,網路效能可以在網路編碼技術的支援下得到很大的提升,但是複雜度也會隨之提升,如何在維持原有網路開銷的前提下,綜合性能以及效率兩方面,首先網路編碼這將是未來該技術發展的主要方向。

綜上所述,不同於有線網路,無線網路環境較為多變,這就使得網路的穩定性較差,資料在傳輸過程中容易發生資料的丟失。目前在無線廣播網路中對丟失資料常常採用重傳的方式進行處理,通常的重傳方式主要基於接收方向傳送方傳送出錯資訊,通過將出錯資料報文傳輸的方式恢復出錯的報文。而網路編碼技術則打破了這種方式,雖然還沒有應用到實際的通訊網路中,但已引起了較大的關注,比如美國軍方已經意識到網路編碼技術的優勢,已經撥款研究網路編碼技術在移動自組網(Mobile Ad HocNetwork)中的應用。因此,我們也應當及時跟蹤國際上的網路編碼技術的發展趨勢。同時,結合各種應用深入思考網路所涉及的各種安全技術問題。