网络编码在无线网络中应用
网络编码技术在无线通信领域中的应用
网络编码技术在无线通信领域中的应用作者：张菊梅刁淑玲杨海英王晓东来源：《数字化用户》2013年第04期【摘要】本文通过从物理层角度对无线网络中网络编码与其他应用技术相联合进行分析，如将其与MIMO等相结合，充分利用冗余度，提高系统吞吐量，并根据未来网络的复杂环境阐述了其进一步的研究方向。
【关健词】网络编码无线通信联合网络编码是网络中为了提高网络吞吐量以及节省更多网络宽带而通过网络中继节点对网络信息流进行的存储或转发基础上实行的编码操作。
网络编码作为无线通信领域中的关键技术之一，对于节省网络空间的消耗以及频谱资源的利用率提升方面显示出了其重要的作用。
随着多径衰落等不利因素的影响下，在无线网络中如何进行网络编码方案的设计是当前我们面临的最具挑战性的一个问题。
一、联合网络编码技术随着无线通信领域的发展以及对网络编码技术的深入研究，对于在网络通信中如何获取更大网络吞吐量以及均衡网络负载和提升宽带利用率等方面网络编码技术无疑都发挥了非常重要的作用。
通过对网络编码技术与无线通信的其它应用技术相融合，对于提升无线网络环境和空间质量起到了重要的作用。
（一）网络编码与信道编译码的联合通过对网络编码技术与信道编译码技术融合获得了最佳的抗噪性能从而确保能够达到最大的信道容量。
联合编码技术利用中继传输中的冗余度来获取到分集增。
联合编码技术在网络能量和资源消耗、提升信道容量以及规避错误编码率方面都显示出了极强的优势，通过联合编码技术的应用，极大的降低了由信道噪声影响下带来的失真问题。
（二）网络编码与协作分集技术的联合协作分集技术是为了克服无线信道衰落问题而通过在多用户环境下，为其天线用户以及协作伙伴同步进行信息发送的服务，协作分集技术是通过对无线网络中继节点的协作，从而形成虚拟的天线系统而获得最大的分集增益率。
另外，在获取协作分集增益最大化效率的基础上，与网络编码技术进行结合还能获得网络编码的增益。
其联合编码技术通过在相互协作传输过程中，对无线网络中的信源节点和终端节点进行相应中继的放置，对于提高网络数据传输速率以及改善无线通信网络的抗衰落性能方面都有较为明显的作用，联合技术的应用极大的提升了无线网络资源效率和增加了无线通信系统容量。
网络编码及其在通信中的应用研究
网络编码及其在通信中的应用研究摘要:网络编码是通信网络中信息处理和传输理论研究上的重大突破,其核心思想是允许网络节点对传输信息进行编码处理。
运用网络编码能够提升网络吞吐量、均衡网络负载和提高网络带宽利用率等。
本文介绍网络编码的基本原理以及主要优缺点,总结了网络编码的几种典型应用。
关键词:网络编码原理应用2000年,网络编码的概念在被提出后就得到了广泛地关注。
网络编码融合了路由和编码的概念,使网络节点不仅可以对数据进行存储转发,还可以进行编码处理,已证明了使用线性网络编码已经能足够达到络多播容量。
但网络编码的好处不止这些。
一、网络编码基本原理网络编码的本质是利用节点的计算能力提高链路带宽的利用率.图1(b)阐述了网络编码的基本原理,图中s是信源,x,y是信宿,各边的带宽均为1比特/单位时间,现要将2比特数据a,b同时从s传到x,y.易知s与x,y之间均分别存在两条独立路径,若采用传统路由方法,如图1(a)所示,由于两组路径间存在共有链路wz,a,b 不能同时在边wz上传输,则:到x,y的最大信息流速率为1.5比特/单位时间.若采用网络编码方法,在节点W上对a,b执行异或操作并转发,则节点x可以通过aba 的计算解出b,同理y也可以解出a,从而使、到x,y的信息流速率达到2比特/单位时间,带宽利用率提高33%。
有向图G=(V,E)是网络编码研究的基本模型,点集V包括信源集合S、信宿集合T和中继节点集合1.边集E是所有通信链路的集合,1 (u)和0 (u)分别表征节点v∈V的入边和出边集合.通常假设边的带宽为单位容量,允许节点间存在多条边,并忽略边的传输错误及延时.网络编码的主要性能指标包括字母表、编解码速度和编码增益等.其中,字母表是最重要的性能指标,决定了网络编码解的存在性、编解码复杂度、延时以及存储开销.编解码速度反映了编解码操作的计算复杂度.编码增益则表征网络带宽的利用效率.网络编码设计的一个重要目标就是尽可能使用小的字母表和低复杂度的编解码操作来提高网络吞吐量或减小延时。
无线通信网络中的联合网络编码技术
无线通信网络中的联合网络编码技术无线通信网络环境中，联合网络编码（Joint Network Coding）技术是一项重要的数据传输技术。
它可以在通信信道不好、丢包率很高的网络环境下传输数据，提高数据传输的可靠性和效率。
在当前移动通信和无线数据传输中，联合网络编码技术已被广泛应用和推广。
联合网络编码技术是一种多用户协作通信的技术，它利用随机线性网络编码的方法来将多个数据包进行编码，然后通过广播方式进行传输。
在这个过程中，各用户之间会通过编排形成编码矩阵，并将矩阵发送给其他用户，以实现联合传输的过程。
这种传输方式，可以一定程度上提高网络的吞吐量和传输速度，同时减少数据丢失和延迟等问题的发生。
联合网络编码在无线网络环境中应用的领域很广泛，包括无线传感器网络、车辆间通信、卫星网络、移动通信网络等。
例如，在无线传感器网络中，由于节点分布密度较高，各节点之间的相互通信受到严重干扰，导致数据的传输中止或失败。
在进行传输时，利用联合网络编码技术可以将各节点发送的数据包进行编码，形成符号向量，然后在节点之间通过传递数据包的方法进行传输。
这样，不仅提高了网络的传输效率，而且降低了电量消耗率。
在车辆间通信中，联合网络编码技术也有重要的应用。
由于车辆行驶中的速度、方向和距离等因素的影响，车辆间通信的效率和可靠性存在较大难度。
利用联合网络编码技术，可以将多个车辆发送的数据包进行编码，然后进行传输，以实现数据之间的共享和交换。
这种方法能使车辆间通信更加高效、可靠，大大提高了整个车联网的性能和安全性。
总之，联合网络编码技术在无线通信网络中的有着广泛的应用前景，通过多用户协作传输的方式，它可以从根本上提高网络的吞吐量、降低数据丢失率、减少数据传输时延等问题，为用户带来更好的通信体验和高效的数据传输服务。
无线网络中的信道编码技术及其应用
无线网络中的信道编码技术及其应用无线网络是指通过无线通信技术实现的网络，它已经成为现代社会中不可或缺的一部分。
而无线网络的关键问题之一就是如何提高数据传输的可靠性和稳定性。
为了解决这一问题，信道编码技术应运而生。
本文将介绍无线网络中的信道编码技术以及它们的应用。
首先，我们来介绍一下信道编码的基本概念。
信道编码是将原始数据进行编码转换，从而增加数据传输的冗余度，使得接收端能够纠正信道传输中的错误。
信道编码可以分为两种类型，即前向纠错编码和逆向纠错编码。
前向纠错编码是最常见的信道编码技术之一。
它在数据传输之前对数据进行编码，将原始数据和冗余信息进行组合，然后发送给接收端。
接收端在接收到编码数据后，通过解码算法进行解码，从而提取出原始数据。
常用的前向纠错编码技术包括海明码、卷积码和低密度奇偶校验码等。
海明码是一种最早被广泛应用的前向纠错编码技术。
它通过在原始数据中添加冗余信息，使得接收端可以检测到并纠正传输中的错误。
海明码通过添加奇偶校验位的方式实现错误检测和纠正。
卷积码是一种流水线处理的编码技术，它将输入数据通过一个滑动窗口的方式进行编码，并在接收端进行解码。
低密度奇偶校验码则是一种高效的前向纠错编码技术，它通过构建树状的校验位来实现错误检测和纠正。
逆向纠错编码是另一种常见的信道编码技术。
它在接收端实现对传输数据的纠正，通过对接收到的数据进行解码，提取出原始数据。
逆向纠错编码常用于无法对传输数据进行编码的场景，比如卫星通信和光纤通信等。
常用的逆向纠错编码技术包括RS码和LDPC码等。
RS码是一种非二元的逆向纠错编码技术，它通过对数据进行切割和编码来提高传输系统的可靠性。
RS码在接收端通过解码算法对接收到的数据进行解码，从而提取出原始数据。
LDPC码是一种分布式码，它通过矩阵乘法和硬/软判决等方式实现对传输数据的解码。
信道编码技术在无线网络中有着广泛的应用。
首先，它可以提高无线网络的数据传输速率和可靠性。
无线传感器网络中的网络编码技术教程
无线传感器网络中的网络编码技术教程无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是一种由大量分布式、自组织的无线传感器节点组成的网络系统，用于实时监测和收集环境中的信息。
网络编码技术作为WSN中的关键技术之一，可以有效提高数据传输的可靠性、节省能量消耗和增强系统性能。
本文将介绍无线传感器网络中的网络编码技术，包括编码原理、常用编码方案以及应用场景。
一、编码原理网络编码是通过对传感器节点生成的数据进行编码处理，将信息转换为冗余的编码数据进行传输。
在接收端，通过对接收到的编码数据进行解码，可以恢复原始的数据。
网络编码技术的主要原理包括线性网络编码和非线性网络编码。
1. 线性网络编码线性网络编码使用矩阵运算的方式对数据进行编码处理。
在发送端，每个传感器节点将数据分成多个数据包，并通过线性操作对数据包进行编码。
这些编码数据包将被发送给其他节点。
在接收端，节点收到编码数据包后，利用矩阵运算对数据包进行解码，并恢复原始数据。
线性网络编码具有简单、高效的特点，能够提高传输速率和可靠性。
2. 非线性网络编码非线性网络编码通过非线性的操作对数据进行编码处理。
相比线性网络编码，非线性网络编码可以提供更多的冗余和重构能力，并且具有更好的抗干扰性能。
但是，非线性网络编码的计算复杂度较高，实现较为困难。
二、常用编码方案在无线传感器网络中，常用的网络编码方案主要包括随机线性网络编码（RLNC）、分布式编码（DC）和群体编码（GC）。
1. 随机线性网络编码（RLNC）随机线性网络编码使用线性组合的方式对数据进行编码。
在发送端，每个传感器节点生成一个线性编码系数矩阵，将其与数据矩阵相乘得到编码数据。
接收端收到编码数据后，通过矩阵运算对数据进行解码。
由于随机性质，RLNC可以提供较好的容错性和重构能力。
2. 分布式编码（DC）分布式编码是一种利用传感器节点的局部信息进行编码的方法。
每个传感器节点只能通过与邻居节点进行通信来共享信息。
基于网络编码在无线网络通信技术中的研究与应用
无线通信网络技术应 用中， 网络编码是 当前通信 应用中的关键 技 术之 一， 网络编码在 网络节 点处 对 网络 信息进 行有效处理 ，
经处理后的数据进行转存 或传输 ， 其实质都是都过 对传输数 据
编 码操作 实现 的， 在一 定程度上节 省 了网络 资源 消耗， 提高 频
谱 资 源 利 用 率 ， 络 编 码 在 频 谱 资 源 有 限 的 条 件 下 ， 发 送 更 网 能
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０ 引 言
无 线 网 络 作 为 一 种 新 型 的 便 捷 性 网 络 资 源 ， 在 日益 普 正 及 ， 其 是 在 当 前 网 络 技 术 快 速 发 展 的今 天 显 得 尤 为 重 要 。 在 尤
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发表 了一 篇题 为 “ 网络信息流”的文章 ， 出了网络编码的概 提
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基于 网络编码 在无线 网络通信技术 中的研 究与应用
李合菊 ，胡尊广 。
（． １ 莱芜 职业 技术学 院信 息工 程 系，山东 莱 芜 ２ １０ ；２ ７ １０ ．山东 省邮 电规 划设计 院有 限公 司 ，济 南 ２０ ０ ） ５ １１
网络编码在无线Mesh网络中的应用
关键 词 ： 随机 网络 编 码 ； 线 Ｍｅｈ网络 ； Ｅ ８２１ 协 议 无 ｓ Ｉ Ｅ ０ ．１ Ｅ Ｄ ：０ ７ ８ ．ｓ． ０ — ３ １ ０ ０１． ９ 文 章 编 号 ：０ ２ ８３ （０ ０ １— ０ ９ ０ 文 献 标 识 码 ： 中 图 分 类 号 ：Ｎ ２ ． ＯＩ １． ７ ／ｉ ｎ１ ２ ８ ３ ． １ ． ０ ３ ｊｓ ０ ２ ５２ １ ０ — ３ １２ １ ）５ ０ ９ — ３ Ａ Ｔ ９ ５５
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计算机网络中的网络编码技术
计算机网络中的网络编码技术网络编码技术是计算机网络领域中一项重要且被广泛研究的技术。
它通过在数据包中引入冗余信息，以增强数据传输的可靠性和效率。
本文将介绍网络编码技术的基本原理、应用场景以及未来的发展趋势。
一、网络编码技术的基本原理网络编码技术通过对数据包进行编码来增强传输过程中的容错性。
传统的数据传输方式是将数据拆分成若干个数据包依次发送，接收方则按照特定顺序接收并解码这些数据包。
然而，在网络传输中常常存在丢包、延迟等问题，这会导致数据包的丢失或者乱序到达，从而降低了传输效率和可靠性。
网络编码技术通过将多个数据包进行混合编码，生成一组新的编码包进行传输。
接收方则收到一定数量的编码包后，可以通过解码得到原始数据包。
这种编码方式可以将原始数据包的信息进行冗余处理，从而在一定程度上提高了传输的可靠性。
即使在数据包丢失的情况下，接收方仍然能够通过解码得到原始数据。
二、网络编码技术的应用场景1. 无线网络传输：无线网络通常面临严重的信道干扰和数据丢失问题。
网络编码技术可以有效地提高无线网络的容错性和传输效率。
例如，在无线传感器网络中，节点之间通过编码方式传输数据，可以减轻节点之间的通信负担，延长网络寿命。
2. 分布式存储系统：网络编码可以增加分布式存储系统的冗余性，提高数据的可靠性和可用性。
传统的存储系统通常采用备份的方式进行数据冗余，而网络编码则可以通过对数据包进行编码，实现数据冗余的同时提高存储系统的性能和容错性。
3. 流媒体传输：在实时性要求较高的流媒体传输中，网络编码技术可以提供更好的传输效果。
通过在流媒体数据包中引入冗余信息，可以减少数据包的丢失和乱序，从而提高视频和音频的传输质量。
三、网络编码技术的未来发展趋势1. 应用广泛化：随着对数据传输可靠性要求的提高，网络编码技术将被应用于更多领域。
例如，物联网、车联网等领域的快速发展对网络编码技术提出了新的需求。
2. 实时性改进：目前的网络编码技术主要关注数据的可靠传输，未来的发展趋势将更加重视实时性。
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网络编码在无线网络中的应用
摘要关注了网络编码在无线网络中的研究和应用，初步探讨了面对网络编码，我们应采取和研究的信息安全措施，同时提出了针对网络编码应着力解决的研究问题以及无线网络技术如何依靠网络编码进行安全有效的信息交换，并对其发展进行了展望。
关键词网络编码无线网络信息交换
1网络编码技术与传统网络的差异
在传统的计算机网络数据传输过程中，要借助路由器进行数据传递，根据数据的目标地址，路由器将数据包向各个链路发送。
由于没有统一的安排和协调，在同一链路中会出现很多数据包，必须排队等待通过的情况，这就制约了计算机网络的传输速度和效率的提升。
2000年，新型网络编码技术一经出现就得到了广泛关注。
网络编码技术着力解决的问题是有效地将同时到达路由器的数据同时发送出去，不让数据产生拥塞，从而提高数据传输速度。
2网络编码技术在无线网络中的应用
2.1网络编码的概念
网络编码是一种融合了路由和编码的信息交换技术，它的核心思想是在网络中的各个节点上对各条信道上收到的信息进行线性或者非线性的处理，然后转发给下游节点，中间节点扮演着编码器或信号处理器的角色。
2.2网络编码应用于无线网络的优势
网络编码融合了路由和编码的概念，使网络节点不仅可以对数
据进行存储转发，还可以进行编码处理，已证明了使用线性网络编码已经能足够达到网络多播容量。
但网络编码的好处不止这些，尤其是当网络编码应用于无线网络时。
网络编码首先应被应用在无线网络环境。
无线网络的特性是不可靠性和广播特性，使网络编码非常适合应用在无线网络上，因为无线链路的不可靠性和物理层广播特性非常适合使用编码的方法。
应用网络编码，可以解决传统路由、跨层设计等技术无法解决的问题，提高网络编码在无线网络中的应用。
无线网络的广播特性使其非常适合使用网络编码，当一个节点传输一个数据包给它的一个邻居节点时，它的其它邻居节点也可以接收到这个数据包。
因此，当一个节点的邻居节点对不同的数据包感兴趣时，可以将这些数据包编码后再一起传输，这样子可以使其所有的邻居节点都收到感兴趣的数据包并可以节约无线资源。
应用网络编码，可以解决传统路由、跨层设计等技术无法解决的问题，提高网络性能。
网络编码在无线网络中的应用可以提高网络的吞吐量，尤其是组播吞吐量。
可以减少数据包的传播次数，降低无线发送能耗。
当网络部分节点或链路失效时采用随机网络编码，最终在目的节点仍然能恢复原始数据，增强网络的容错性和鲁棒性。
网络编码对无线网络的性能改善主要体现在提高网络编码的吞吐量上，网络编码已经被证明对于提高某些网络的吞吐量有着很大的作用。
运用网络编码可以在很大程度上提高网络吞吐量，但是同时会增加网络的复杂性。
不少研究者在研究提高无线网络的组播吞吐量的同时，研究如何降低因采用网络编码带来的复杂性。
在网
络状况恶劣的条件下，网络编码和路由之间组播吞吐量的差别不大，网络编码的优势体现在降低网络复杂性上；在网络状况较好的条件下，网络编码相对于路由方法，在很大程度上，提高了组播吞吐量。
这为根据网络状况动态调整网络编码算法提供了可能。
2.3网络编码如何提高无线网络的安全性
网络编码在提高无线网络的安全性研究方面亦取得了一定的成果。
在无线网络组播中，对于数据包的恶意修改的检测，过去是使用基于消息认证码或者数字签名的方法。
基于网络编码产生了一种基于数据包的随机网络编码检测策略，这种方法计算量小，而且检测概率可以根据通信控制开销、网络编码复杂程度和检测时间这些因素进行调控。
但这种方法亦存在不足。
这种方法要求接收节点需要预先获得至少一个没有被恶意修改过的数据包，并且数据包的内容不能被攻击者知晓，因此，这种方法对抗攻击效果不好。
无线网络广播重传处理中，多个接收节点中的任意一个节点的丢包都要求源节点重传数据包，需要广播发送较多的重传次数.本文将随机线性网络编码技术应用在无线网络广播重传中，提出一种新颖的广播重传方法（rlncbr）。
该方法中，源节点记录多个接收节点中丢包最多的接收节点丢包数，再按照随机线性网络编码的方法编码组合该丢包数个线性编码包。
源节点广播重传，接收节点采用运算编码线性组合的方法获得信息包数据。
数学分析表明，该方法能保证所有接收节点的编码可解性，同时重传次数可达到理论最优性。
模拟测试结果表明：与传统重传方法相比，rlncbr有效地减
少了信息包的平均传输次数，提高了传输效率。
3网络编码在无线网络的应用发展方向
网络编码正在给现有的网络带来革命性的变化：网络编码从用来达到有线网络中的组播容量，发展到在有线和无线网络中提高吞吐量、节省能量、增强鲁棒性和安全性，甚至改变网络结构、改变网络协议设计方法。
网络编码在无线网络中的应用还存在着以下的几个问题：网络编码的具体实现和降低网络编码的复杂性。
现在已经提出了很多网络编码方法，有集中式线性网络编码和分布式随机网络编码，但是如何在实际网络环境中实现网络编码，需要考虑许多实际应用问题，例如同步、控制开销等。
网络编码在实际网络环境中如何实现是一个很迫切的问题。
采用网络编码可以在很大程度上提高网络性能，但设计和实现上的复杂性也随之增加。
如何在不显著增加网络开销，综合考虑效率和性能的前提下，实现网络编码问题是将来需要进行深入研究的方向。
4结束语
无线网络环境由于环境的多变性，使得数据包在传输过程中更加容易丢失。
目前，重传常被用来实现无线广播的错误处理，普通重传方法思想基于发送方通过反馈得到接收方的出错情况，重传出错的数据报文来恢复出错的报文。
网络编码技术是近十年来飞速发展的一个研究课题。
虽然还没有应用到实际的通信网络中，但已引起了较大的关注，比如美国军方已经意识到网络编码技术的优势，已经拨款研究网络编码技术在
移动自组网（mobileadhocnetwork）中的应用。
因此，我们也应当及时跟踪国际上的网络编码技术的发展趋势。
同时，结合各种应用深入思考网络所涉及的各种安全技术问题。
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