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基于網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)通信技術(shù)分析

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網(wǎng)絡(luò)編碼的出現(xiàn)是無線通信史上強(qiáng)有力的一次革命，網(wǎng)絡(luò)編碼在無線通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用使得網(wǎng)絡(luò)流量的使用比以前有所降低，且網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)處存儲轉(zhuǎn)發(fā)信息流量的基礎(chǔ)上對其實行編碼處理，這一處理，對網(wǎng)絡(luò)利用率的提升起到了很大的影響，網(wǎng)絡(luò)資源使用效率得到提升，資源浪費(fèi)問題也得到了解決，因此，網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)在無線通信中的作用不可小覷。將網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)與其他通信技術(shù)相結(jié)合，是幫助網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)走出多徑衰落困境的有效途徑。

網(wǎng)絡(luò)編碼；通信技術(shù)；應(yīng)用分析

隨著通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)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(luò)應(yīng)用，人們對它們的依賴程度也不斷增加，同時，對網(wǎng)絡(luò)所提供的服務(wù)質(zhì)量的要求也越來越高。所以，提高網(wǎng)絡(luò)資源的使用效率以及其通信質(zhì)量，是網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)構(gòu)十分關(guān)注的問題，也是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域需要解決的重要課題。網(wǎng)絡(luò)編碼的使用改變了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的通信方式，給當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信帶來了革命性的方法。

1 網(wǎng)絡(luò)編碼的基本原理

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

2 網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)在數(shù)據(jù)通信中的應(yīng)用

2.1 信道編譯碼技術(shù)基礎(chǔ)上的網(wǎng)絡(luò)編碼

信道編碼也是無線通信技術(shù)中十分有效的一種，將二者結(jié)合起來，主要的目的是運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)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(dá)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(luò)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(yīng)用，在于多種編碼技術(shù)的比較過程中發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)編碼與信道編譯碼的結(jié)合是一種更加完善的高效率技術(shù)，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(luò)數(shù)據(jù)傳送中編碼技術(shù)

一是網(wǎng)絡(luò)編碼復(fù)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(luò)編碼效率的同時降低網(wǎng)絡(luò)編碼的復(fù)雜程度，還有就是在網(wǎng)絡(luò)編碼實用化的過程當(dāng)中，逐漸控制網(wǎng)絡(luò)編碼的復(fù)雜程度，減少網(wǎng)絡(luò)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(luò)數(shù)據(jù)傳輸可靠性的網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(luò)環(huán)境當(dāng)中，分析研究提高網(wǎng)絡(luò)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(jī)制中的網(wǎng)絡(luò)編碼

實際應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜多變，數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐蝗恍院途W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不穩(wěn)定都可能導(dǎo)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(luò)編碼的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的開發(fā)應(yīng)該結(jié)合實際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，研究出能確保數(shù)據(jù)正確傳輸?shù)谋Ｕ蠙C(jī)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(luò)編碼的數(shù)據(jù)通信中，利用QoS保證機(jī)制是當(dāng)前研究的重要課題之一。當(dāng)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(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)編碼

當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)編碼研究中涉及到的主要部分還是在網(wǎng)絡(luò)層方面，特別是如何有效地將路由協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)編碼有機(jī)結(jié)合，是基于網(wǎng)絡(luò)編碼的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)研究的重要方面。有一部分研究已經(jīng)深入到網(wǎng)絡(luò)編碼如何有效結(jié)合協(xié)議結(jié)構(gòu)中其他協(xié)議層，例如網(wǎng)絡(luò)編碼與MAC層協(xié)議或者與傳送層TCP協(xié)議等等的結(jié)合問題。因為網(wǎng)絡(luò)編碼的特性與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，將網(wǎng)絡(luò)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(luò)編碼對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)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(luò)編碼的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)提供了框架性借鑒，使得網(wǎng)絡(luò)編碼能夠與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有機(jī)融合，提高網(wǎng)絡(luò)通信性能。

3 基于網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)傳送技術(shù)研究趨勢

隨著基于網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)通信技術(shù)研究的不斷深入，出現(xiàn)了很多新的理論，但是網(wǎng)絡(luò)編碼所面臨的問題也隨之增多，尤其是網(wǎng)絡(luò)編碼的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送技術(shù)問題，雖然經(jīng)過近幾年的研究取得了一定的進(jìn)展。但是仍然面臨著許多難題需要我們?nèi)ブ鹨唤鉀Q。

1）網(wǎng)絡(luò)編碼復(fù)雜度得到降低?，F(xiàn)階段最主要的一個問題就是怎樣在提高網(wǎng)絡(luò)編碼效率的同時降低網(wǎng)絡(luò)編碼的復(fù)雜程度。這會涉及到網(wǎng)絡(luò)編碼的相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)開銷，這也是作為網(wǎng)絡(luò)編碼性能評價的內(nèi)容之一，還有就是在網(wǎng)絡(luò)編碼實用化的過程當(dāng)中，逐漸控制網(wǎng)絡(luò)編碼的復(fù)雜程度，減少網(wǎng)絡(luò)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(luò)部署以及應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)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(luò)性能的一個主要方面就是提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送的可靠性，現(xiàn)階段對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸可靠性的網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(luò)環(huán)境當(dāng)中，分析研究提高網(wǎng)絡(luò)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(luò)編碼的數(shù)據(jù)通信技術(shù)進(jìn)行分析和研究可知，當(dāng)前我國網(wǎng)絡(luò)編碼在實際應(yīng)用中仍處于初級階段，在方案設(shè)計以及復(fù)雜編碼的簡化上有待進(jìn)一步完善，以降低網(wǎng)絡(luò)編碼的復(fù)雜度，減少協(xié)議運(yùn)行開銷，促進(jìn)數(shù)據(jù)通信技術(shù)應(yīng)用過程中各項問題的有效解決。在未來的研究中，應(yīng)不斷加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)通信技術(shù)創(chuàng)新，從而更加廣泛地應(yīng)用于社會各個領(lǐng)域內(nèi)。

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