網絡編碼在無線網絡技術中的應用

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網絡傳輸性能的提升始終是網絡技術人員研發的重點內容，而通過網絡編碼技術可以進一步優化網絡性能。網絡節點是網絡編碼技術的核心，其不僅會儲存轉發數據，還會相應的處理數據。現代無線網絡的發展需要網絡編碼技術，因而其發展十分迅猛。

　　一、網絡編碼技術特點

傳統網絡傳輸數據需要通過路由器，即在傳輸數據的過程中，藉助路由器對數據進行處理，依照數據目標地址向不同鏈路發送數據。因為在數據的協調安排上不能統一，因此很多數據包可能在一條鏈路上堆積，這就必須排隊等候處理，因而在傳輸數據的速度以及傳輸效率上網絡就會受到巨大的影響。網絡編碼技術的應用始於2000年，其出現有效解決了上述問題。當數據同時到達路由器時，通過網絡編碼技術能夠同時發出數據，而不至數據在鏈路中發生擁塞，進一步推進了網絡傳輸速度的發展。

　　二、網絡編碼技的應用

　　1.概念分析。

從本質上分析網絡編碼器是一種信息交換技術，其融合了編碼以及路由技術，其核心是對信號的處理，將每個網絡節點中的受到的信號進行線性處理或非線性處理，並將處理後的'信息想下游節點發送，在該技術中中間節點起到了信號處理以及編碼的作用。

　　2.技術優勢。

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

　　3.如何提高無線網絡的安全性。

網絡編碼技術除了能夠有效提高無線網絡數據傳輸效率，降低傳輸能耗，其在網絡安全性能提升上也取得了巨大的成果。傳統的無線網絡安全措施大多會使用數字簽名以及消息認證碼的方式，因此防止惡意刪改數據包，確保無線網絡安全性。而使用網絡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。無線網絡廣播重傳處理中，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數據包，需要廣播發送較多的重傳次數.本文將隨機線性網絡編碼技術應用在無線網絡廣播重傳中，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，再按照隨機線性網絡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信息包數據。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有效地減少了信息包的平均傳輸次數，提高了傳輸效率。

　　三、技術發展方向

現有的網絡在網絡編碼技術的推動下發生了革命性的轉變，首先在有線網絡中網絡編碼技術用以增加組播容量，而現在網絡編碼技術則可以用以提高有線網絡及無線網絡的吞吐量，並且信號傳輸中能耗更低，在網絡中使用網絡編碼技術無線網絡安全性更好、魯棒性更高。通過網絡編碼技術還能夠對網絡協議、網絡結構進行更改。但是該技術的應用目前還存在一些問題，由於網絡編碼技術起步交往，雖然通過該技術數據傳輸速率以及網絡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。目前網絡編碼方式相對較多，目前常用的包括分佈式隨機網絡編碼以及集中式線性網絡編碼兩種方式，但是應用過程中需要考慮的應用問題較多。如何實現網絡編碼在實際的應用中是極其重要的一點，網絡性能可以在網絡編碼技術的支持下得到很大的提升，但是複雜度也會隨之提升，如何在維持原有網絡開銷的前提下，綜合性能以及效率兩方面，首先網絡編碼這將是未來該技術發展的主要方向。

綜上所述，不同於有線網絡，無線網絡環境較為多變，這就使得網絡的穩定性較差，數據在傳輸過程中容易發生數據的丟失。目前在無線廣播網絡中對丟失數據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發送出錯信息，通過將出錯數據報文傳輸的方式恢復出錯的報文。而網絡編碼技術則打破了這種方式，雖然還沒有應用到實際的通信網絡中，但已引起了較大的關注，比如美國軍方已經意識到網絡編碼技術的優勢，已經撥款研究網絡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絡編碼技術的發展趨勢。同時，結合各種應用深入思考網絡所涉及的各種安全技術問題。