基于网络编码在无线网络通信技术中的研究与应用

　　引言
　　无线网络作为一种新型的便捷性网络资源，正在日益普及，尤其是在当前网络技术快速发展的今天显得尤为重要。在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，网络编码在频谱资源有限的条件下，能发送更多的数据传输，大大提高了通信信道的传输容量，节省了网络宽带资源等优点。由于无线网络数据传输的特殊性，使得网络编码改善网络性能，优化结构和协议上进行了新的突破，具有很大应用前景。
　　1.网络编码
　　1.1网络编码简介
　　传统的通信网络中，网络节点所起到的作用只是对所传网络数据进行存储或转发功能，对中间网络数据不做任何处理和加工，只是作为中间路由的责任，只做中间转发器的角色。一直以来人们普遍认为中间节点对于网络数据加工不会产生其他效益，直到2000年，r.ahlsede等人在ieee trans-it上发表了一篇题为&ldqu;网络信息流&rdqu;的文章，提出了网络编码的概念，彻底改观了这一传统观点。从数据通信理论观点研究，节点不仅仅只做存储转发功能，可以对收到的相关信息进行线性或非线性编码操作，经过处理后的编码数据再直接传输出去，中间起着编码信息的作用，网络编码正是根据这一思想应运而生，在网络目标末端接收节点上，再把编码信息重新编码译出，然后发送给最终的接收端。
　　1.2工作原理
　　网络编码融合了路由和编码两种信息技术的结合，其核心思想是对网络数据传输过程中的各个节点上的信息进行处理，然后传输给下游节点，中间节点扮演者编码或处理信号的角色，然后在最后节点处对网络数据进行演绎还原，中间减少传输复制过程，大大提高了传输效率。
　　1.3网络编码优点
　　（1）使组播传输速率达到最小割最大流决定的网络容量的上限。
　　（2）节省网络带宽资源消耗。
　　（3）均衡网络负载。
　　（4）提高网络鲁棒性。
　　2.网络编码应用无线网络技术分析
　　2.1网络编码技术与传统网络的相比
　　传统的网络数据传输需要经过路由器进行传输，路由器将依照网络目标地址将数据包向各个链路传输，由于缺乏时序的安排，常常会出现链路堵塞现象，需要排队等候，将大大制约了网络传输的效率。网络编码技术的出现有效解决了传统的计算机网络传输过程中路由器不能及时发送数据的问题，数据拥塞现象得到及时解决，从而有效提高了数据的传输速度。
　　2.2网络编码传输更具有安全性
　　网络编码在无线网络安全应用方面具有一定可靠性，在无线网络数据传播过程中，传统的检测方法是基于消息认证码或数字签名的方式对数据包的恶意修改进行检测。基于网络编码产生了一种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。这种方法亦存在不足现象，主要是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，在数据传输过程抗攻击性效果很差。
　　2.3无线网络中的编码感知路由协议
　　当前的无线网络中的编码协议，基本上都是被动的等待编码机会，在网络传输中处于被动状态，大大影响了网络编码性能的发挥和利用，这种被动的策略控制方式一定程度上限制了网络编码吞吐量的能力，为进一步提高网络编码的技术特性，需在节点上创造出更多的编码机会，从而有效提高整个无线网络的吞吐量能力，体现出网络编码的技术优势特色。
　　如图1编码感知路由机制所示，有两个网络流，分别为从a到e以及从f到a。传统的数据传输方式采用图1中（a）最短路径路由方式传输，从图中可知其路径传输方式为a→b→→e以及f→d→b→a，数据传输过程中无编码机会。如果传输路径选择图1中的（b）编码感知路由机制则出现了编码机会，f到a的数据传输路径为f→e→→b→a，尽管在传输路径上比（a）多了一个节点，在节点b和处创造了编码机会，可有效提高网络传输的吞吐量。

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