徐鍵卉，杜昊陽，雷旺春，王青媛

(解放軍理工大學(xué) 通信工程學(xué)院，江蘇 南京210007)

?

噴泉編碼在DTN網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究

徐鍵卉，杜昊陽，雷旺春，王青媛

(解放軍理工大學(xué) 通信工程學(xué)院，江蘇 南京210007)

摘要：DTN(Delay and Disruption Tolerant Networks)的間歇連通性以及數(shù)據(jù)包易丟失的特性給數(shù)據(jù)傳輸帶來了很大挑戰(zhàn)。針對這一問題，大量的研究表明[1-3]在DTN中使用網(wǎng)絡(luò)編碼能有效提升其數(shù)據(jù)傳輸能力，但網(wǎng)絡(luò)編碼的使用又會帶來較高的復(fù)雜度和較大的編碼時延,以及更高的能量消耗。指出將噴泉碼應(yīng)用于DTN網(wǎng)絡(luò)可以有效克服上述問題，并對目前噴泉碼在DTN網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀做了分析與總結(jié)。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)編碼；噴泉編碼；DTN網(wǎng)絡(luò)；編譯碼復(fù)雜度；傳輸延遲

0引言

DTN網(wǎng)絡(luò)是為處理受限網(wǎng)絡(luò)中頻繁網(wǎng)絡(luò)斷開、高延時和異構(gòu)性等問題而提出的一種覆蓋型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，是一種針對端到端連接和結(jié)點(diǎn)資源受限時的網(wǎng)絡(luò)解決方法，以滿足隨機(jī)性的異步消息的可靠性傳遞[1]。對DTN的研究將會對未來軍事戰(zhàn)爭、深空通信以及應(yīng)急搶險等領(lǐng)域提供重要的科學(xué)依據(jù)[2]。

DTN網(wǎng)絡(luò)的上述特點(diǎn)使得網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)會變得極其稀缺與重要,因此在提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量的同時盡量減少數(shù)據(jù)傳輸次數(shù),成為了DTN網(wǎng)絡(luò)研究的重點(diǎn)內(nèi)容[3]。而事實(shí)證明通過在信源處數(shù)據(jù)分塊后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼、在信宿處進(jìn)行數(shù)據(jù)譯碼的方法，可以在較少的傳輸次數(shù)下達(dá)到較高的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。但是同時該方法帶來較高的復(fù)雜度和較大的編碼時延,以及更高的能量消耗。而噴泉碼的優(yōu)勢在于：① 可以像其他網(wǎng)絡(luò)編碼一樣有效提升系統(tǒng)吞吐量；② 較低的編譯碼復(fù)雜度將有效減少編譯碼時延；③ 無須反饋的特點(diǎn)又大大減小了傳輸時延；④ 無速率的特性使得其對復(fù)雜信道具有良好的適應(yīng)能力[4]。

1DTN網(wǎng)絡(luò)

1.1DTN網(wǎng)絡(luò)簡介

DTN網(wǎng)絡(luò)最初來源于IPN(Interplanetary Internet)通信中遇到的問題，并于2003年由K.Fall等人作為正式網(wǎng)絡(luò)概念提出。初衷是盡力使得數(shù)據(jù)在地球與很遠(yuǎn)距離的星空間的通信就好像地球上任何2個地方通信一樣簡單。之后這一概念被廣泛應(yīng)用于野生動物監(jiān)測傳感網(wǎng)絡(luò)、移動車載網(wǎng)、戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)、口袋交換網(wǎng)、水下傳感器網(wǎng)、鄉(xiāng)村通信網(wǎng)絡(luò)和空間光通信網(wǎng)等一系列“受限網(wǎng)絡(luò)(challengednetworks) ”。

由于傳統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議的因特網(wǎng)服務(wù)模型基于以下假設(shè)[5]：① 在通信持續(xù)的時間里，信源和信宿之間必須存在端到端路徑；② 節(jié)點(diǎn)間通信的最大往返時間不能太長；③ 丟包率較小等。因此單是對于太空通信這種高延遲、和高中斷率的鏈路來說，就足以說明TCP/IP協(xié)議不再實(shí)用于DTN網(wǎng)絡(luò)。

為了克服TCP/IP協(xié)議的不足，DTN網(wǎng)絡(luò)利用位于傳輸層和應(yīng)用層之間的Bundle層通過持久存儲來應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)的頻繁中斷以及高時延問題，包括逐跳的可靠數(shù)據(jù)傳遞以及路徑的選擇?？梢姡珺undle層是一個端到端的面向消息的網(wǎng)絡(luò)覆蓋層，在這種機(jī)制中,發(fā)送方在發(fā)送Bundle包的同時會開啟一個等待確認(rèn)的定時器。若下一個結(jié)點(diǎn)正確接收到Bundle包,則返回一個成功的信號給發(fā)送方;否則將不做任何反應(yīng),并且等待超時后發(fā)送方重傳該Bundle包[6]。

這種利用中間結(jié)點(diǎn)的“存儲-運(yùn)載-轉(zhuǎn)發(fā)”技術(shù)，的確可以在鏈路不存在的時候?qū)⑿畔⒕彺嫦聛恚缓蟮却龝r機(jī)再次傳輸，但是當(dāng)出現(xiàn)丟包或傳輸出錯的現(xiàn)象時，它的這種“確認(rèn)重傳”機(jī)制無疑會造成更大的傳輸延遲，從而降低了數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)挠行院涂煽啃浴?/p>

1.2DTN網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議研究

在DTN網(wǎng)絡(luò)中，一個很關(guān)鍵的問題就是路由問題。而在DTN體系結(jié)構(gòu)中，路由是在Bundle層完成的。由于網(wǎng)絡(luò)連接經(jīng)常斷開和巨大的延遲，傳統(tǒng)的Internet中的路由協(xié)議在 DTN 中基本不可用，因此有必要研究針對DTN網(wǎng)絡(luò)特性的路由。

因?yàn)闃O大部分的DTN網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動是隨機(jī)的,無法對其未來的運(yùn)動軌跡進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測與計(jì)算,所以對DTN路由算法的研究主要集中于隨機(jī)性路由，主要分為以下4類[7]。

(1)基于擴(kuò)散的DTN路由

該路由協(xié)議的核心思想是,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的某節(jié)點(diǎn)接收到信息后，將其復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)給通信范圍內(nèi)的所有其他節(jié)點(diǎn)，所以該路由又被稱為“傳染病路由”。此路由算法無須了解網(wǎng)絡(luò)的任何先驗(yàn)知識,實(shí)現(xiàn)較為簡單,但消耗較高的網(wǎng)絡(luò)資源。

(2)基于機(jī)會鏈路代價評估的DTN路由

與擴(kuò)散路由相比,該路由協(xié)議的特點(diǎn)是：中間節(jié)點(diǎn)不再是簡單的復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)，而是需要對通信范圍內(nèi)的每一條機(jī)會鏈路進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)代價的評估，從而決定是直接對數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)還是等待最優(yōu)路徑出現(xiàn)后再復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)。

(3)基于構(gòu)建移動模型的DTN路由

通常情況下，DTN網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)經(jīng)過一系列運(yùn)動過后,其運(yùn)動軌跡都會呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，并不能說成完全隨機(jī)的運(yùn)動，所以對DTN網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡構(gòu)建相應(yīng)的移動模型有一定的研究價值。

(4)基于網(wǎng)絡(luò)編碼的DTN路由

在信源處進(jìn)行數(shù)據(jù)分塊并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼、在信宿處進(jìn)行數(shù)據(jù)譯碼的方法，可以在較少的傳輸次數(shù)下達(dá)到較高的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。雖然該方法有上述優(yōu)點(diǎn)，但網(wǎng)絡(luò)編碼的使用通常會帶來較高的復(fù)雜度、較大的編碼時延以及更高的能量消耗。

2噴泉編碼

1998年Luby等人為了解決大規(guī)模數(shù)據(jù)分發(fā)以及可靠傳輸?shù)膯栴}，首次提出了數(shù)字噴泉的概念。該概念的思想是將被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行編碼，形成“一粒粒水滴”，接收端只須接收到足夠的“水滴”便可以高概率譯碼，而不用去考慮具體接收到了哪些“水滴”。2002年Luby提出了第一種實(shí)用的噴泉碼—LT碼(Luby transform code);2006年Shokrollahi在LT碼的基礎(chǔ)上提出了一種性能更優(yōu)的Raptor碼，目前，一種由Digital Fountain公司設(shè)計(jì)的系統(tǒng)Raptor碼已經(jīng)被DVB-H標(biāo)準(zhǔn)和3GPP組織的多媒體廣播和組播業(yè)務(wù)(MBMS)標(biāo)準(zhǔn)采用，并且正在參與其他多項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)的制定。2011年Luby等人再次提出了一種伽羅華域GF(256)的Raptor碼，稱為RaptorQ碼[8]，在譯碼開銷接近于零的情況下可以將誤碼率降低到10-7以下，并且可以支持更多信息分組的編碼傳輸，隨之而來的缺點(diǎn)是較高的編譯碼復(fù)雜度。

2.1噴泉碼的性能評估

噴泉碼性能的好壞決定于以下因素[9]：

定義1：度分布(degree distribution)：表示噴泉碼編碼過程中形成每個編碼包所需要選取的數(shù)據(jù)包的個數(shù)，是決定噴泉碼性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。

定義2：編碼復(fù)雜度(encoding complexity)：生成編碼分組時所需計(jì)算的操作次數(shù)。

定義3：譯碼復(fù)雜度(decoding complexity)：成功譯碼時所需計(jì)算的操作的次數(shù)。

定義4：譯碼開銷(overhead)：定義為ε=m/k-1，其中m為成功譯碼時所需要接收的數(shù)據(jù)包個數(shù)，k為輸入端參與形成編碼包的所有數(shù)據(jù)包個數(shù)。

2.2LT碼

LT碼作為第一種實(shí)用的噴泉碼，其編碼過程(如圖1所示)較為簡單，下面就某一編碼包的產(chǎn)生過程介紹如下：

① 由已定的度分布ρ(d)隨機(jī)選取一個度值d;

② 從輸入端的原始數(shù)據(jù)包中隨機(jī)選取d個不同的數(shù)據(jù)包;

③ 將這d個不同的數(shù)據(jù)包求異或和，生成該編碼包。

圖1　LT編碼過程

由于噴泉碼的無速率性，按照該編碼方法可以產(chǎn)生無數(shù)的編碼包，就像噴泉中有無數(shù)“水滴”一樣。此時，接收端只要接收到足夠的“水滴”便可以高概率譯碼。

譯碼方法的選取關(guān)乎噴泉碼的性能，目前LT碼的主要譯碼方法有BP譯碼、GE譯碼(高斯消元法)以及BPML譯碼。其中，GE譯碼是矩陣求逆的常用方法,通過對矩陣行(列)變換將矩陣變?yōu)樯先腔蛳氯?，之后再通過回代來求解每一個未知量，雖然具有較好的誤碼率性能,但譯碼復(fù)雜度隨著碼長的增加非線性的增長，只適合碼長較短的噴泉碼。BP譯碼即置信傳播譯碼，是一種低復(fù)雜度的迭代譯碼方法，但由于每次迭代譯碼均需要從度數(shù)為1的編碼包開始，當(dāng)不存在這樣的編碼包時譯碼便以失敗告終，所以其缺點(diǎn)是誤碼率較高。而BPML譯碼算法[10]巧妙的結(jié)合了二者的優(yōu)勢，不但具有很好的譯碼性能，而且具有較低的譯碼復(fù)雜度。

由上述分析可知，度分布不僅關(guān)系到編碼復(fù)雜度，而且還關(guān)系到LT碼的譯碼成功率，因此如何設(shè)計(jì)好的度分布對LT碼的整體性能至關(guān)重要，文獻(xiàn)[9]已給出了能夠使LT碼實(shí)現(xiàn)高概率成功譯碼的魯棒孤分子度分布,其平均編碼復(fù)雜度為lnk,其中k為原來的數(shù)據(jù)包數(shù)目。因此,要產(chǎn)生k個數(shù)據(jù)包大概需要klnk次異或運(yùn)算,這說明LT碼的編碼并不具有線性復(fù)雜度。

2.3Raptor碼

由2.2可知，盡管LT碼對度分布進(jìn)行了精心的設(shè)計(jì)，但在譯碼時還需要很大的開銷。原因如下[11]：

① 當(dāng)只有少部分輸入數(shù)據(jù)包未被譯出時，隨著譯碼的繼續(xù)，譯碼成功的概率增加的越來越緩慢，此時不得不接收更多的編碼包，導(dǎo)致譯碼開銷變得更大；

② LT編碼包中少量連接度高的包，雖然保證了對所有數(shù)據(jù)包的良好覆蓋，但同時它又造成了可譯集的減小，從而降低了譯碼成功率。

基于上述原因，Raptor碼提出了2步編碼(如圖2所示)的方式[12]:首先，對原始信息進(jìn)行預(yù)編碼，一般采用LDPC碼或漢明碼，然后通過弱化的LT碼對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼并分發(fā)。所謂弱化的LT編碼是指它生成的編碼包不存在連接度較高的包，只通過它無法完整譯出原始信息。Raptor碼的編碼過程的復(fù)雜度為O(kln(1/ε)),可見與碼長成線性關(guān)系，優(yōu)于LT碼。

圖2　Raptor編碼過程

3噴泉碼在DTN中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀

3.1網(wǎng)絡(luò)編碼在DTN中的應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)編碼在提高DTN網(wǎng)絡(luò)吞吐量以及數(shù)據(jù)包投遞率等方面具有很大優(yōu)勢，文獻(xiàn)[13]對其進(jìn)行了詳細(xì)的說明并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。在文獻(xiàn)[14]提出一種在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约岸嗖ト萘縿討B(tài)變化條件下的動態(tài)隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方法之前，研究者們通常都假設(shè)DTN的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇殪o態(tài)或者多播容量已知且不變，很明顯這種假設(shè)不符合實(shí)際情況。此外，文獻(xiàn)中指出相比于傳統(tǒng)的固定多播率編碼方法，動態(tài)隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼方法降低了數(shù)據(jù)的平均傳遞延遲，提高了數(shù)據(jù)投遞率。需要指出的是雖然文獻(xiàn)中提到的方法對提高DTN網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力具有重要意義，但是相比于對信道具有良好適應(yīng)性的噴泉碼而言，這種方法太過于繁雜，主要表現(xiàn)在為了獲取信道速率和信道容量而進(jìn)行的各種復(fù)雜的算法上。

3.2噴泉編碼在DTN中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀

噴泉碼的無速率性對各種復(fù)雜信道的適應(yīng)能力以及很低的編譯碼復(fù)雜度，使得其在DTN網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用有巨大意義。文獻(xiàn)[15]中提到，之前采用的固定編碼速率的可擦除編碼機(jī)制中存在一個弊端，那就是為了達(dá)到最優(yōu)的編碼速率，設(shè)計(jì)時會盡量將編碼速率的值定的很高，這樣一來就會耗費(fèi)很大的網(wǎng)絡(luò)資源，比如說帶寬。此外，由于實(shí)際的信道狀況是隨著時間改變而改變的，這就需要一種無速率碼能夠更好的適應(yīng)信道的復(fù)雜變化。最后文獻(xiàn)通過仿真證實(shí)，將噴泉碼應(yīng)用于DTN網(wǎng)絡(luò)中在可靠性、傳輸延遲等方面均取得了非常顯著的效果。

此外，噴泉碼應(yīng)用于DTN網(wǎng)絡(luò)可以大大節(jié)約能耗。文獻(xiàn)[16]中提到隨著車載通信中路車間的頻繁通信，所消耗的能量不容小覷，所以從節(jié)能和環(huán)保的角度考慮，在保證通信質(zhì)量的前提下，降低車載通信中的能耗具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

文中最初的設(shè)想是，由于無線信號的衰落隨傳輸距離的增大而指數(shù)增加，所以可以通過將一個路邊設(shè)施的大覆蓋區(qū)域劃分成多個路邊設(shè)施的小覆蓋區(qū)域的方法來降低能耗。但這樣帶來的問題是：① 車輛通過一個路邊設(shè)施的小型覆蓋區(qū)域往往不能完全接收到所需要的信息，造成譯碼失敗，這樣就需要多個路邊設(shè)施共同協(xié)作，達(dá)到正確譯碼的目的；② 為了保證路邊設(shè)施向車輛發(fā)送的數(shù)據(jù)包能夠被正確的接收，往往通過逐一的發(fā)送反饋信息，這無疑增大了控制的復(fù)雜度；③ 當(dāng)某個路邊設(shè)施向多個車輛廣播信息時，為了保證每個車輛可以按順序正確的接收到所有的數(shù)據(jù)包，就必須再次增大反饋的信息流以及控制的復(fù)雜度。文章指出在傳輸過程中采用噴泉編碼能夠有效克服以上問題。具體做法如下：首先，不同路邊設(shè)施對n個數(shù)據(jù)包進(jìn)行噴泉編碼得到任意數(shù)量的編碼包，之后多個路邊設(shè)施的協(xié)作接力將足量的編碼包傳輸給目的車輛，研究表明目的車輛只須接收夠任意(1+ε)n(ε為譯碼開銷，一般為0.05到0.1)個數(shù)據(jù)包，便可以高概率譯碼；其次，當(dāng)向多個車輛廣播信息時，路邊設(shè)施可以模糊掉車輛之間的差異，不用為某一車輛傳輸特定的信息，而任何一個車輛只要收到任意(1+ε)n個數(shù)據(jù)包，便可以高概率譯碼?？梢姡ㄟ^對發(fā)送信息進(jìn)行噴泉編碼后再傳輸?shù)姆椒?，可以大大簡化路邊設(shè)施發(fā)送信息時的控制復(fù)雜度，同時減少反饋信息量，甚至不需要反饋信息。文獻(xiàn)最后通過數(shù)值計(jì)算以及仿真證實(shí)：將噴泉碼應(yīng)用于該網(wǎng)絡(luò)中有效減少了數(shù)據(jù)包的發(fā)送量、從而大大降低了能源消耗。

4結(jié)束語

將噴泉碼應(yīng)用于具體的網(wǎng)絡(luò)中是數(shù)字噴泉碼在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的自然擴(kuò)展，也是當(dāng)前數(shù)字噴泉碼研究的一個重要趨勢，正引起越來越多的關(guān)注。本文介紹了噴泉碼和DTN網(wǎng)絡(luò)的基本概念，指出了噴泉碼相比于其他網(wǎng)絡(luò)編碼的優(yōu)勢，對噴泉碼在DTN網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了列舉與分析，得出以下結(jié)論：① 噴泉碼對復(fù)雜信道有良好的適應(yīng)性，非常適合于DTN這種信道條件瞬息萬變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；② 噴泉碼不僅可以提高系統(tǒng)吞吐量、數(shù)據(jù)投遞率，同時還可以大大縮短傳輸時延。

但是目前對于噴泉碼在具體網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究仍處于起步階段，現(xiàn)有的研究成果仍是不全面的和零散的，系統(tǒng)性的理論尚未形成，許多方面仍然需要進(jìn)一步研究[17]：① 對網(wǎng)絡(luò)整體性能進(jìn)行規(guī)劃，研究適合具體網(wǎng)絡(luò)的噴泉碼度分布以及網(wǎng)絡(luò)編碼策略，使網(wǎng)絡(luò)吞吐量達(dá)到最大；② 目前的研究主要局限于基本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型如單跳中繼網(wǎng)絡(luò)、多跳中繼網(wǎng)絡(luò)、多信源單信宿網(wǎng)絡(luò)等，而對于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型中噴泉編碼的應(yīng)用方面所做的研究工作甚少；③ 目前研究的噴泉碼的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)模型中主要局限于譯碼轉(zhuǎn)發(fā)型，而對放大轉(zhuǎn)發(fā)型的研究甚少。后者中各信源度分布與總體度分布的關(guān)系較為復(fù)雜，所以仍然有待對其漸近性能做深入的分析。

噴泉碼在具體網(wǎng)絡(luò)(例如DTN網(wǎng)絡(luò))中的應(yīng)用作為數(shù)字噴泉碼發(fā)展過程中的重要分支，是一種高效的網(wǎng)絡(luò)傳輸策略，目前正處于起步和不斷完善階段。隨著噴泉碼在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的深入研究，相信其研究成果必將為網(wǎng)絡(luò)信息理論的發(fā)展提供強(qiáng)大的推動力。

參考文獻(xiàn)

[1]Yoon S K,Haas Z J.Invited Paper Application of Linear Network Coding in Delay Tolerant Networks[C]∥Ubiquitous and Future Networks(ICUFN),2010 Second International Conference on.IEEE,2010:338 - 343.

[2]Bao J,Zhang S,Zhang J,et al.Secure Efficient Routing Based on Network Coding in the Delay Tolerant Networks[C]∥Software Engineering and Service Science(ICSESS),2014 5th IEEE International Conference on.IEEE,2014:456 - 459.

[3]Zeng D,Guo S,Jin H,et al.Segmented Network Coding for Stream-Like Applications in Delay Tolerant Networks[C]∥Global Telecommunications Conference(GLOBECOM 2011),IEEE,2011:1 - 5.

[4]Mousavi L S M,Jabbehdari S,Yousefi S,et al.File transfer in Vehicular Delay Tolerant Networks using Fountain coding[C]∥Computer and Knowledge Engineering(ICCKE).2013 3th International Conference on,IEEE,2013:121 - 128.

[5]侯君婷.簡析DTN網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別[J].電信快報:網(wǎng)絡(luò)與通信,2010(4):44-46.

[6]周建國.基于DTN的空間綜合信息網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].武漢:武漢大學(xué),2013:23-30.

[7]白云飛.基于鏈路代價綜合評估和網(wǎng)絡(luò)編碼的延遲容忍網(wǎng)絡(luò)路由優(yōu)化研究[D].北京:北京郵電大學(xué),2012:21-33.

[8]IETF RFC(6330(2011)):RaptorQ Forward Error Correction Scheme for Object Delivery[S],2011：2551-2567.

[9]Luby M.LT Codes[C]∥Proceedings of the 43rd Symposium on Foundations of Computer Science.IEEE Computer Society,2002:271-282.

[10]朱宏鵬,李廣俠,馮少棟.LT碼的BPML譯碼算法[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2009,36(10):77-81.

[11]杜超.深空通信中噴泉碼編譯碼性能研究[D].黑龍江:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2009:18-22.

[12]Shokrollahi A.Raptor Codes[J].IEEE Transactions on Information Theory,2004,52(6):2551-2567.

[13]Zhang Q,Jin Z,Zhang Z,et al.Network Coding for Applications in the Delay Tolerant Network(DTN)[C]∥Proceedings of the 2009 Fifth International Conference on Mobile Ad-hoc and Sensor Networks.IEEE Computer Society,2009:376-380.

[14]鄧廣宏,曹萬華,張劍,等.DTN網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下動態(tài)隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼方法[J].通信學(xué)報,2014,(2):76-86.

[15]Vellambi B N,Subramanian R,Fekri F,et al.Reliable and Efficient Message Delivery in Delay Tolerant Networks Using Rateless Codes[C]∥ Proceedings of the 1st international MobiSys workshop on Mobile opportunistic networking,ACM:2007:91-98.

[16]雷維嘉,陳佳,李世成.一種路-車通信中的噴泉協(xié)作節(jié)能傳輸機(jī)制[J].重慶郵電大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2012,24(5):559-566.

[17]徐大專,邵漢欽,張小飛,等.數(shù)字噴泉碼及網(wǎng)絡(luò)噴泉碼的最新進(jìn)展[J].數(shù)據(jù)采集與處理,2014,29(3):351-362.

Application of Fountain Code in DTN

XU Jian-hui,DU hao-yang,LEI Wang-chun,WANG Qing-yuan

(College of Communications Engineering,PLA University of Science and Technology,Nanjing Jiangsu 210007,China)

Abstract：DTN poses many challenges on file transferring due to intermittent connectivity and packet loss.To improve file transfer in DTN,lots of research results show that network coding can effectively improve the capability of data transmission.However the use of network coding brings about such problem as high encoding and decoding complexity,long data transmission delay and high energy consumption.This paper presents that fountain code can effectively overcome above-mentioned problems,at the same time,analyzes and summarizes the present research of the application of fountain code in DTN.

Key words：network coding; fountain coding; DTN; encoding and decoding complexity; transmission delay

中圖分類號：TN91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1003-3114(2016)03-110-5

作者簡介：徐鍵卉(1990—)，女，碩士研究生，主要研究方向：衛(wèi)星通信、噴泉編碼。杜昊陽(1990—),男，碩士研究生，主要研究方向：短波通信、信道編碼。

收稿日期：2016-01-04

doi:10.3969/j.issn.1003-3114.2016.03.29

引用格式：徐鍵卉，杜昊陽，雷旺春，等.噴泉編碼在DTN網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究[J].無線電通信技術(shù),2016,42(3):110-114.