最新Network Coding Introduction网络编码简介
无线网络环境下网络编码模型Ncma及其实现
无线网络环境下网络编码模型Ncma及其实现毛艳【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2012(31)25【摘要】网络编码具有提高网络传输速率,逼近多播最大容量等优点.本文建立了一个无线环境下的网络编码模型Ncma,并提出了一种结合路由信息的编码节点选取方法,该方法比传统编码节点更简单、高效.对其实现是在现有的NS2系统上进行扩展,创建一个可以仿真各种网络编码算法的通用工具,为网络编码的进一步研究提供实验平台.%Network coding could improve the transmission rate of network, almost realize the maximum capacity of multicast. The contributions are as follows: A model of network coding for wireless environment, named Ncma (Network Coding Model in Ad Hoc), is built, and then a method of choosing coding nodes is proposed based on Ncma. The operations of network coding are confined in a one—hop network by Ncma, and this makes the listening operation much easier which helps to reduce errors caused by the complex transmission routes.【总页数】2页(P202-203)【作者】毛艳【作者单位】西安文理学院,西安701156【正文语种】中文【中图分类】TP39【相关文献】1.无线网络环境下服务实现方法 [J], 伍江华;粟栗;潘小群2.一种Ad Hoc下的网络编码模型NCMA [J], 邵志毅;吴振强;马亚蕾;王改宁3.无线网络环境下大学生网络行为模型构建及防护对策研究 [J], 位晓晓;李常先;徐德光4.有线、无线混合网络环境下的SDN控制器设计与实现 [J], 邱帆; 郑乐; 罗广军5.基于无线网络环境下的移动流媒体系统的实现 [J], 陈佳科; 刘冀伟; 洪英杰; 董晓宇因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
IPv的地址类型和编码规则
IPv的地址类型和编码规则IPv是Internet Protocol的缩写,是互联网上使用的一种网络协议。
它定义了计算机在互联网上进行通信时所使用的地址类型和编码规则。
本文将介绍IPv的地址类型以及相关的编码规则。
一、IPv4地址类型和编码规则IPv4(Internet Protocol version 4)是互联网上广泛采用的一种网络协议版本,它采用32位的地址长度,共分为四个8位组(也称为四个字节)。
IPv4地址的编码规则如下:1. 地址类型:IPv4地址分为公网地址和私有地址。
公网地址用于在互联网上进行通信,而私有地址则用于内部网络中的通信。
IPv4私有地址范围为10.0.0.0至10.255.255.255、172.16.0.0至172.31.255.255、192.168.0.0至192.168.255.255。
2. 地址分配:IPv4地址的分配由互联网号码分配机构(IANA)负责。
根据地址的需求和分配原则,全球的地址资源被分配给各个地区的注册局,再由注册局将地址块分配给网络服务提供商、企业或机构。
3. 地址转换:由于IPv4地址数量有限,为了解决地址短缺问题,采用了地址转换技术。
其中最常见的是网络地址转换(NAT),通过在内部网络和公网之间转换IP地址,实现多个设备共享一个公网IP地址。
4. 地址格式:IPv4地址通常以点分十进制表示法表示,如192.168.0.1。
每个八位组可以表示0~255之间的十进制数,共计2^32(约42亿)个地址。
二、IPv6地址类型和编码规则IPv6(Internet Protocol version 6)是IPv4的下一代网络协议版本,采用128位的地址长度,相比IPv4,IPv6拥有更多的地址空间。
IPv6地址的编码规则如下:1. 地址类型:IPv6地址分为单播地址、多播地址和任播地址。
单播地址用于一对一的通信,多播地址用于一对多的通信,任播地址用于一对多的通信,但只选择最近的一个节点进行通信。
网络编码
网络编码初步陆巍220080551摘要:网络编码是通信网络中信息处理和信息传输理论研究上的重大突玻,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。
本文简单介绍网络编码的基本原理以及主要优缺点,归纳网络编码的主要实现算法和机制,并重点分析网络编码的在P2P网络中应用。
关键词:网络编码随机网络编码信息流多播1引言传统的多播传输很难使多播传输达到“最大流最小割”定理确定的最大理论传输容量。
这主要是因为现有通信网络中使用的路由机制认为网络中传输的信息是不能叠加的,只能进行存储和转发。
然而,香港中文大学R. Alshwede等在2000年的IEEE信息论会刊上发表的一篇论文,彻底推翻了这一结论。
该文首次提出了网络编码的概念并从理论上证明:如果允许网络信息按照合适的方式进行编码处理,则基于该方式的网络多播总能够实现理论上的最大传输容量。
网络节点对传输信息进行操作和处理的过程,就称为网络编码。
2网络编码的基本概念和优缺点2.1基本概念R. Alshwede等[1]以著名的“蝴蝶网络”(Butterfly Network)模型为例,阐述了网络编码的基本原理。
如图1所示的“单信源二信宿”蝴蝶网络,设各链路容量为1,S是信源节点,Y和Z是信宿节点,其余为中间节点,根据“最大流最小割”定理,该多播的最大理论传输容量为2,即理论上信宿Y和Z能够同时收到信源S发出的2个单位的信息,也就是说能同时收到b1和b2。
图1(a)表示的是传统的路由传输方式,节点W执行存储和转发操作,假定W转发信息b1,则链路WX、XY和XZ上传输的信息均为b1,虽然信宿Z收到b1和b2,但信宿Y却只能收到b1(同时收到一个多余的b1),因此信宿Y和Z无法同时收到b1和b2,该多播不能实现最大传输容量。
图1(b)表示的是网络编码方法,节点W对输入的信息进行模二加操作,然后将操作结果b1+b2发送至输出链路WX,然后又通过链路XY和XZ,最终达到信宿Y和Z。
编码的知识
编码的知识编码是计算机科学中的一个核心概念,涉及到计算机程序的编写、数据的存储与传输、网络通信等多个方面。
下面将分别介绍编码的基础知识,以及在数据库、网络、Web和操作系统中的编码应用。
1.编码基础编码是将信息转换为计算机可识别的形式的过程。
编码的基本要素包括符号、语法和语义。
符号是用来表示信息的字符或比特,语法是信息的组织结构,语义是信息的含义。
编码的目的是为了实现信息的存储、传输和处理。
在计算机科学中,编码涉及到多种技术和方法,包括源代码、汇编语言、机器语言、二进制代码等。
编码也有多种风格和规范,如缩进、命名规则、注释等,这些规范和风格可以帮助程序员更好地理解和维护代码。
2.数据库编码数据库是用于存储和管理数据的系统,编码在数据库中扮演着重要的角色。
在数据库中,编码主要包括数据类型、约束、索引和查询语言等方面。
数据类型是用来表示数据的基本类型,如整数、浮点数、字符串、日期等。
约束是用来限制数据的取值范围,如主键约束、唯一约束、外键约束等。
索引是用来加速数据查询的机制,它可以提高查询的效率。
查询语言是用来查询和操作数据库的规范,如SQL。
在数据库编码中,还需要考虑到数据的完整性、一致性和可扩展性等方面的需求,以确保数据库的正常运行和数据的正确性。
3.网络编码网络编码是一种用于提高网络传输效率的技术,它通过将信息编码为多个通道并同时传输,以达到加速数据传输的目的。
网络编码的基本原理是将要传输的数据分为多个数据块,并将它们编码为多个通道,同时发送到网络中。
接收端接收到数据后,再通过解码将这些数据块还原为原始数据。
网络编码可以提高网络传输的效率和可靠性。
它可以减少数据传输的时间,降低网络拥塞的可能性,并避免数据丢失或损坏。
此外,网络编码还可以提供更好的安全性和隐私保护。
4.Web编码Web编码是用于编写和解析Web页面和处理Web应用程序的编码技术。
Web编码主要包括HTML、CSS和JavaScript等语言和技术。
网络编码原理
网络编码原理
网络编码是一种数据传输方式,通过在发送端对数据进行编码处理,再在接收端进行解码,从而达到提高数据传输效率和可靠性的目的。
网络编码的原理主要包括源编码和恢复编码。
源编码是指将数据进行编码处理的过程。
在源编码过程中,发送端将数据划分为一定大小的数据包,并对这些数据包进行编码。
常用的源编码方式包括重传编码和线性编码。
重传编码是将原始数据包进行冗余编码,即在发送端对每个数据包进行冗余复制,接收端在接收到一定数量的数据包后,可以通过解码这些数据包来恢复原始数据。
线性编码则是通过对一组数据包进行线性组合,生成新的编码包发送出去。
接收端在接收到一定数量的编码包后,可以通过解码这些编码包来恢复原始数据。
恢复编码是指在接收端对接收到的编码包进行解码恢复的过程。
在恢复编码过程中,接收端通过解码接收到的编码包,获得一组数据包。
常用的恢复编码方式包括高斯消元法和LDPC码。
高斯消元法是通过将解码问题转化为一个线性方程组求解问题,从而得到原始数据包。
LDPC码则是通过矩阵解码的方法,从
一组接收到的编码包中恢复原始数据。
网络编码的优势在于提高了数据传输的可靠性和效率。
通过编码冗余,网络编码可以抵抗数据包损坏和丢失的影响,从而提高了数据传输的可靠性。
同时,通过对数据包进行编码组合,网络编码可以将多个数据包一起传输,从而有效利用了网络带宽,提高了数据传输的效率。
总的来说,网络编码通过源编码和恢复编码的方式,对数据包进行编码处理,提高了数据传输的可靠性和效率。
在实际应用中,网络编码被广泛应用于各种数据传输场景,如无线传感器网络、多播通信等。
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。
网络编码研究综述
网络编码研究综述摘要: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,它的核心思想是允许网络节点对所传输的信息进行编码处理。
它在提高网络数据吞吐量即数据传输可靠性等方面拥有显著的优势。
本文介绍网络编码的基本原理以及主要优缺点,对网络编码的研究进展进行分析,分析网络编码当前面临的重要问题,以及解决网络编码问题可能采取的方法。
关键词:网络编码;随机网络编码;网络编码机制引言香港中文大学的R. Alshwede 等在2000年的IEEE信息会议上发表的一篇著名论文[1],该论文首次提出了网络编码(Network Coding)的概念,并从理论上证明了:如果允许网络节点对传输的信息按照合适的方式进行编码处理,而不是局限于传统的存储和转发,则基于该方式的网络多播总能够实现理论上的最大传输容量。
网络节点对传输信息进行操作和处理的过程,就称为网络编码。
网络编码的提出是网络通信领域中的一项重要突破,自其被Ahlswede提出以来,已迅速发展成为一个重要的研究领域,对信息论、编码、通信网络、网络交换理论、无线通信、计算机科学、密码学、矩阵论等研究领域产生了深远的影响,已成为当今最热门的研究领域之一。
网络编码是一种融合编码和路由的信息交换技术。
它的原理是,网络中的节点对接收到的多个数据分组进行编码融合,经过编码后的数据被中间节点以多播的方式进行转发,目的结点可依据相应的编码系数进行解码,从融合的数据中还原出原始的数据,网络编码通过允许网络中间节点对不同数据流数据编码获得网络最大流传输理论的上界,从而改变了传统网络节点智能从当存储、转发的角色。
网络编码已引起国内外学者的广泛关注,国外一些著名的院校和实验室都对网络编码进行了研究,例如MIT、普林斯顿大学和微软研究院等,它们的研究侧重点在应用网络编码提高网络吞吐量及提高网络能量利用率,以及编码提高网络传输的可靠性和安全性等方面。
其中,前一个侧重点的研究多集中在传输中编码策略的研究[2-3],而在提高数据传输的可靠性等方面的研究多集中在数据的重传策略方面[4]。
网络编码 network coding 教学PPT课件
1 1
R1
R2
1
0
0a
b1
1 a 0
1
1
0s0
0 1
b
A1
1
1 0
0 1
1 1B
a
b
1U 1
1 0 a
R1
1
1
1 a+b
1 1
V1 1
1 1
a+b
a+b
0
b 1
R2
• 线性网络译码的原理:
•
有向无环网络中,记 F 为有限域 ,w为正整数,信源
节点所有节点所产生的消息记为行向量 x 。针对任何满足
3
网络编码基础
• (点对点的最小割最大流定理) 对于已知的网络
流图,从发点 S 到收点 u 的流量 ru 的最大值小于
或等于任何一个割切的容量,即
ru min{cut(S, u)}
记 Cu min{cut(S, u。)}
a
4
S
3
b
3
3
2
u
Cu 9
4
2
4
d
•
一个组播传输,信源为 s接收节点集{u1,u2 ,..., uN }
据这思想而产生的。在接收节点上,通过一定的 运算,译出信源所发的信息。
网络编码的提出
2000年,香港中文大学 R. Ahlswede等人在 IEEE trans-IT上发表了一篇题为“网络信息流” 的文章 ,提出了网络编码的概念;
那么, 什么是网络编码呢? 网络编码能给我们带来什么好处呢?
伽罗华域
GF(2 m)域
以m=4为例,它的本原多项式为 4 1 0 ,即 4 1
在伽罗华域中,加法等于对应位异或
局域网的网络编码与数据压缩技术
局域网的网络编码与数据压缩技术局域网是指在一个相对较小的范围内,由计算机互联而成的网络。
在局域网中,为了提高网络传输的效率和可靠性,网络编码和数据压缩技术起到了关键作用。
本文将介绍局域网中的网络编码和数据压缩技术,并探讨它们在提高网络性能方面的应用。
一、网络编码技术在传统的数据传输中,通常采用错误检测和纠正技术来保证数据的可靠性。
然而,在有噪声干扰的情况下,这些方法往往效果有限。
网络编码技术通过在传输信息中引入冗余,使得接收方能够通过解码重构出原始信息。
1. 瓦斯托码(Vasudevan和Murthy码)瓦斯托码是一种应用在有损网络中的网络编码技术。
它通过将多个数据包进行逻辑上的“与”操作,生成一个更小的包进行传输。
接收方在收到足够数量的小包后,通过进行逻辑上的“或”操作解码重构出原始数据。
2. 云复制码(Cloud Coding)云复制码是一种适用于多播传输的网络编码技术。
它通过将数据包分散存储在多个服务器上,接收方可以根据自身需求从不同的服务器下载数据包,从而提高数据的可靠性和传输效率。
3. 转发网络编码(Network Coding)转发网络编码是一种在中间路由节点上进行编码操作的网络编码技术。
中间节点不仅仅是简单地转发数据包,而是对接收到的数据包进行编码处理,生成新的数据包再进行转发。
这种方式能够提高数据传输的效率和可靠性。
二、数据压缩技术数据压缩技术是通过对数据进行编码和转换,以减少数据的存储空间和传输带宽。
在局域网中,数据压缩技术可以减少网络拥塞和传输延迟,提高数据传输的效率。
1. 无损压缩无损压缩是一种压缩数据的方法,通过编码和解码过程,确保压缩后的数据能够完全恢复为原始数据。
常见的无损压缩算法包括哈夫曼编码、算术编码等。
2. 有损压缩有损压缩是一种在压缩过程中,为了减小数据体积而牺牲一定的信息质量的压缩方法。
有损压缩广泛应用于音频、视频等多媒体数据的传输。
常见的有损压缩算法有JPEG、MP3等。
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。
网络编码
Network Information Flow
相关 定义
最大流 最小截 定理
提高网络吞吐量
主要 结论 典型 举例 总结 讨论
使用这个模型,如果每个边 传输2比特,则4比特信息可 以传输到每个汇结点 用这个模型,不采用网络编 码,如果每个边传输2比特 信息,则每个汇结点只能收 到3比特信息
Network Information Flow
t1( x 2) t1( x 0) u 0( x 0)
v0( x 0)
( x 0 x11 x 22) u1 ( x 0 x11 x 22) t2
t 0( x 0 x1 x 22)
v1( x1)
( x 2) v2
t 2( x 0) t 0( x1) u 2 ( x 0 x1 x 22) u1 ( x1) t 2( x1) u 0 ( x 0 x1 x 2) t 0 ( x 2) u 2 ( x 2) t1 ( x 0 x1 x 2)
Network Information Flow
相关 定义
最大流 最小截 定理
网络编码的重要定理
主要 结论 典型 举例 总结 讨论
依据上述α编码我们得到: 对于一个图表G=(V,E),并且这个图表中每 条边的信息容量是 Rij , 是满足最大流最小 截定理中所有R的集合, 是按照α编码的所 有R的集合,定理表示
相关 定义
最大流 最小截 定理
节约带宽
主要 结论 典型 举例 总结 讨论
两幅图中各个汇点都能接受到两bit信息,但第一幅图只 传输了9bit,而第二副图中传输了10bit。因此两者相比 较采用网络编码的方法可以节省10%的带宽。
Network Information Flow
无线协作通信中的网络编码―增量中继机制
无线协作通信中的网络编码―增量中继机制?フ? 要:针对以往的网络编码应用于无线通信系统中都是采用固定的中继转发方式,提出了一种新的协作机制:网络编码―增量中继。
该方案的中继节点根据两用户直传路径的发送情况来决定是否需要转发:即当两用户发送数据的直传路径都成功或都发送失败时,中继节点不转发数据;当两用户发送数据的直传路径有一个成功、一个失败时,中继节点转发经过网络编码后的数据。
经过仿真表明,采用该协作机制,在不影响系统性能的情况下大大节约了时隙、功率、带宽资源。
?ス丶?词:协作通信;网络编码;增量中继;中断概率;资源消耗?ブ型挤掷嗪?: TP393 文献标志码:AAbstract: The existing network coding applied to wireless communication system uses a fixed way to relay. Therefore, a new cooperation mechanism was proposed: Network Coding??Incremental Relay (NC??IR). The relay node decided whether to forward according to the two users’ sending statusof the direct passing path. That is, if both of the direct passing paths or neither of them were successful while sending users’ data, the relay node did not forward data, and if only one of the direct passing path were successful while sending users’ data, the relaying node forwarded the data by network coding. The simulation shows that this cooperation mechanism saves a lot of time slot, power and bandwidth resources without affecting the system performance.Key words: cooperative communication; network coding; incremental relay; outage probability; resource consumption ??0 引言??未来无线移动通信要求系统支持高信息传输速率和高服务质量(Quality of Service, QoS),然而无线信道固有的多径衰落特性成为影响传输速率与质量的瓶颈。
无线网络中的信道编码综述
运营探讨无线网络中的信道编码综述周宇翔1,周华2南京210044;2.南京信息工程大学在无线网络中,由于没有有线通信信道,信息源和接收端之间的信息共享非常复杂,因此无线信道经常受到许多干扰的影响而导致信宿接收到错误的码字。
为了检测和纠正传输数据中的错误,信道编码技术应运而生。
信道编码能够在传输的数据中找出错误,并且往往有着一定的纠错能力,能够恢复出原始数据。
在噪声较大的无线网络中通常需要优异的编码码字,以保证较好的传输性能。
以此为基础的数据传输通常有两个过程,一个是利用映射或编码的方式将输入数据转换为信道输入序列,另一个是利用反向映射或解码以检索原始传输数据。
信道编码的类型有很多,常用的有线性分组码、卷积码、Turbo码以及LDPC码等。
通过对无线网络中的信道编码进行论述,信道编码;无线网络;线性分组码;卷积码;Turbo码;LDPCOverview of Channel Coding in Wireless NetworksZHOU Yuxiang1, ZHOU Hua. Changwang School of Honors, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing. School of Electronics and Information Engineering, Nanjing University of Information Science and Technology,图1 码字传输原理在分组码中,信息序列被划分成固定长度的消息分组,每一个消息分组含有k 个信息比特,一共有个不同的消息。
在(n ,k )分组码中,这k 个消息比特按照一定的编码规则被编码成长为n (n >k )的二进制序列c =(c 1,c 1,…,c n-1),由编码器产生的n -k 个添加到每个输入消息中的比特称为冗余比特。
无线传感器网络的网络编码与纠错技巧
无线传感器网络的网络编码与纠错技巧随着科技的不断发展,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,简称WSN)在各个领域得到了广泛的应用。
无线传感器网络由大量的分布式传感器节点组成,这些节点可以自主地感知环境信息,并将数据传输给中心节点。
然而,由于无线传感器网络中节点之间的通信受到信道噪声、多径传播等因素的影响,数据传输过程中常常会出现错误。
因此,网络编码与纠错技巧成为了提高无线传感器网络可靠性的重要手段。
一、网络编码技巧网络编码是指将多个数据包进行混合编码,然后通过网络传输。
与传统的分组传输方式相比,网络编码可以提高网络的吞吐量和可靠性。
在无线传感器网络中,网络编码可以通过将多个数据包进行线性组合的方式来实现。
例如,将两个数据包A和B进行编码,可以得到一个编码包C,其中C=A+B。
这样的编码方式可以有效地减少数据包的传输次数,提高网络的传输效率。
此外,网络编码还可以通过选择合适的编码算法来进一步提高网络的可靠性。
常用的网络编码算法包括随机线性网络编码(Random Linear Network Coding,简称RLNC)和分布式网络编码(Distributed Network Coding,简称DNC)。
RLNC通过在传输过程中随机选择编码向量来进行编码,可以有效地抵抗信道噪声和数据包丢失。
而DNC则将网络编码的过程分布在各个节点中进行,可以提高网络的并行传输能力和容错性。
二、纠错技巧在无线传感器网络中,由于信道噪声和多径传播等因素的存在,数据包传输过程中常常会出现错误。
为了提高网络的可靠性,需要采用纠错技巧对传输的数据包进行纠正。
常用的纠错技巧包括前向纠错码(Forward Error Correction,简称FEC)和重传机制。
FEC是一种通过在数据包中添加冗余信息来实现纠错的技术。
常见的FEC编码算法包括海明码(Hamming Code)、卷积码(Convolutional Code)和低密度奇偶检验码(Low-Density Parity Check Code,简称LDPC)。
网络编码
传统的通信网络传送数据的方式是存储转 发,即除了数据的发送节点和接收节点以 外的节点只负责路由,而不对数据内容做 任何处理,中间节点扮演着转发器的角色。 长期以来,人们普遍认为在中间节点上对 传输的数据进行加工不会有任何收益,然 而R Ahlswede等人于2000年提出的网络编 码理论彻底推翻了这种传统观点。
传统的路由方法
图1(a)表示的是传统的路由传输方式,节 点W执行存储和转发操作。假定W转发信 息b1,则链路WX、XY和XZ上传输的信息 均为b1,虽然信宿Z收到b1和b2,但信宿Y 却只能收到b1 (同时收到一个多余的b1), 因此信宿Y和Z无法同时收到b1和b2,该多 播不能实现最大传输容量。
网络编码=IP地址(IP Address)and 子网掩码(Subnet Mask)。通过划分子网,即设置子网掩码,获得不同的 网络编码,分配给计算机和路由器。
网络编码通常是使用在跨地域的网络互联之中。两者之间 使用路由器连线,同时也上Internet。如果只申请到一组 C 类IP地址,过路由器又需不同的网络,所以此时就必须 使用到网络编码。
传统方法和网络编码的比较
S b1
b2
T
U
S b1
b2
T
U
b1 b2
W
b1 b2
W
b1 b1 b2
X
b1
b1
Y
Z
b1 b1+b2 b2
Xb1+b2 b1源自b2YZb1
b1,b2 b1,b1+b2 b2,b1+b2
实际应用
网络编码,就是在路由器配置中所说的“网域”、"网段 “. 网络编码是融合了路由和编码的信息交换技术。 在搭建网络的过程中,路由器正是实现网络编码的设备。 即有路由器的地方就需要网络编码。
网络编码——精选推荐
网络编码初步陆巍220080551摘要:网络编码是通信网络中信息处理和信息传输理论研究上的重大突玻,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。
本文简单介绍网络编码的基本原理以及主要优缺点,归纳网络编码的主要实现算法和机制,并重点分析网络编码的在P2P网络中应用。
关键词:网络编码随机网络编码信息流多播1引言传统的多播传输很难使多播传输达到“最大流最小割”定理确定的最大理论传输容量。
这主要是因为现有通信网络中使用的路由机制认为网络中传输的信息是不能叠加的,只能进行存储和转发。
然而,香港中文大学R. Alshwede等在2000年的IEEE信息论会刊上发表的一篇论文,彻底推翻了这一结论。
该文首次提出了网络编码的概念并从理论上证明:如果允许网络信息按照合适的方式进行编码处理,则基于该方式的网络多播总能够实现理论上的最大传输容量。
网络节点对传输信息进行操作和处理的过程,就称为网络编码。
2网络编码的基本概念和优缺点2.1基本概念R. Alshwede等[1]以著名的“蝴蝶网络”(Butterfly Network)模型为例,阐述了网络编码的基本原理。
如图1所示的“单信源二信宿”蝴蝶网络,设各链路容量为1,S是信源节点,Y和Z是信宿节点,其余为中间节点,根据“最大流最小割”定理,该多播的最大理论传输容量为2,即理论上信宿Y和Z能够同时收到信源S发出的2个单位的信息,也就是说能同时收到b1和b2。
图1(a)表示的是传统的路由传输方式,节点W执行存储和转发操作,假定W转发信息b1,则链路WX、XY和XZ上传输的信息均为b1,虽然信宿Z收到b1和b2,但信宿Y却只能收到b1(同时收到一个多余的b1),因此信宿Y和Z无法同时收到b1和b2,该多播不能实现最大传输容量。
图1(b)表示的是网络编码方法,节点W对输入的信息进行模二加操作,然后将操作结果b1+b2发送至输出链路WX,然后又通过链路XY和XZ,最终达到信宿Y和Z。
网络编码的工作原理、技术问题和应用
式 时间算法 。前者 是在 已知整 个 网络 拓扑信 息 的情 况下 ,用一 个系统 转移矩 阵来 描述信 源输入 信息 和 信宿 接收信 息之 间的关 系 ,并 通过构 造符合要 求 的 系统 转移矩 阵来实 现 网络 编码 ;后者 进一步 简化 了
网络 编码 的构造 , 它也是 在 已知拓扑 的情况下 , 首先 通过 最大流 一 小 割算法 找 到完成组 播所 需 的路径 最
和 B 自己存储 有 X和 Y分组 , 以方 便 地通 过异 或 可 操作 进行译 码得 到 y和 X 。
网络 编码 最初是 针对组 播技术 提 出来 的 。组播
的 基 本 思 想 是 :源 主 机 只 需 发 送 一 份 数 据 到 组 播 组
A
.
R
. 一
B
地 址 .组播 组 中的所 有接 收者都可 以收 到同样 的数
的数据包 直接译 出信 源所发 送 的信 息 。这种方 法可
以在 不知 网络 拓扑 信息 的情况 下 实现 网 络编 码 . 但
在此 ,通过一 个简 单示例来 说 明 网络 编码方 法 带来 的好处 。如 图 1 所示 ,一个 网络 包含三 个通 信
站 : 个基 站 A、 一 一个 中继 站 R和 一个 用户 站 B。A
预 先 留出一些位 置 ,以记载 此数据 包在前 面各 编码 节 点上所 采取 的操作 ,然后 接收节 点可 以根据 收到
输 出可表 示 为 y()厂钆() k () kt- [ t ,X- , 1 …,X-() , k t] 其 m 中 , 简单有 效 的一 种 f函数 ) 异或 ( O 操作 。 最 ( 是 X R)
时 隙数 减 为 3 :在第 一 个 和第 二 个 时 隙 , 和 B 个 A 分别 向 R传 送 X和 Y 在第 三个 时 隙 , , R对 X和 Y执
计算机的数据与编码
计算机的数据与编码随着科技的飞速发展,计算机已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
无论是在工作、学习还是娱乐中,计算机都扮演着重要的角色。
然而,计算机与人之间的交流并不是直观的,而是通过一种特殊的方式来实现,即数据与编码。
让我们来看看什么是计算机数据。
在计算机科学中,数据是用来表示事物或现象的一种符号记录。
它可以是数字、文字、图像、音频或视频等。
例如,当我们输入“Hello World”到计算机中时,计算机将把我们输入的字符存储为二进制数据,每个字符都被转换为一串二进制代码。
接下来,让我们来看看什么是编码。
编码是将信息转换为计算机可识别的形式的过程。
编码可以是二进制编码、ASCII编码、Unicode编码等。
例如,当我们输入的“Hello World”被转换为二进制数据后,计算机将根据某种编码规则将其解析为字符并显示出来。
在计算机中,数据和编码是密不可分的。
它们之间的关系可以概括为以下几点:1、数据是编码的对象:编码是将数据转换为计算机可识别的形式的过程,因此数据是编码的对象。
2、编码是数据处理的基础:在计算机中,数据处理包括数据的存储、传输、显示等。
编码是实现这些操作的基础,因为只有通过编码,计算机才能正确地识别和处理数据。
3、数据和编码的相互转换:在计算机中,数据和编码之间需要进行相互转换。
例如,当我们将数据输入到计算机中时,我们需要将其转换为二进制代码进行存储;当我们将数据输出到计算机屏幕上时,我们需要将其从二进制代码转换为字符进行显示。
计算机的数据与编码是密不可分的。
它们之间的关系是计算机处理信息的基础。
只有了解数据与编码的关系和转换方式,我们才能更好地理解和应用计算机科学中的其他概念和技术。
在当今数字化的世界中,计算机已成为我们生活、学习和工作中不可或缺的工具。
而在计算机科学中,信息编码是实现信息存储、传输和处理的关键技术。
本文将探讨计算机中的信息编码,帮助读者更好地理解这一重要概念。
信息编码是指将信息转换为计算机能够处理的格式的过程。
网络编码应用
在阅读过程中,我对书中关于网络编码与路由的区别有了更深入的理解。传统 的路由方式仅数据的传输路径,而网络编码则更加注重如何通过编码优化数据 的传输过程。这种差异在理论和应用层面都产生了深远的影响。
书中还介绍了网络编码在各种场景中的应用,如无线网络、数据中心网络、物 联网等。这些应用场景的介绍使我深刻感受到了网络编码的实际价值和广泛应 用。特别是在物联网中,由于节点众多、数据传输量大,网络编码能够显著提 高数据传输效率和可靠性。
在阅读过程中,我也遇到了一些挑战。例如,书中的一些数学推导和证明对于 我来说较为抽象,需要花费更多的时间和精力去理解和消化。然而,正是这些 挑战推动了我更加深入地思考和学习,使我在阅读过程中不断成长。
《网络编码应用》这本书为我提供了一个全面、深入的网络编码视角。通过阅 读这本书,我不仅对网络编码有了更深入的理解,还领略到了其在各个领域的 应用潜力。我相信,随着网络编码技术的不断发展和完善,它将在未来为通信 和信息处理领域带来更多的创新和突破。
内容摘要
在这些领域中,网络编码可以提高网络的传输效率和可靠性,降低网络拥塞和延迟,提高数据的 安全性和隐私保护等。本书通过实例和案例分析,展示了网络编码在这些领域中的应用和优势。 本书总结了网络编码的研究现状和发展趋势。随着互联网和物联网的快速发展,网络编码在未来 的研究和应用中将继续发挥重要作用。本书通过总结当前的研究成果和发展趋势,为读者提供了 深入了解网络编码的参考和指导。 《网络编码应用》这本书的内容摘要涵盖了网络编码的基本概念、原理、算法和应用等方面的知 识,为读者提供了一个全面而深入的网络编码知识体系。通过阅读本书,读者可以更好地了解网 络编码的理论和应用,为未来的研究和应用打下坚实的基础。
第一章介绍了网络编码的基本概念和背景,包括网络编码的定义、发展历程和 应用场景等。这一章为读者提供了网络编码的入门知识,为后续的学习打下了 基础。
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1 How do we find Network Coding?
a Ab
a
A b
A
a
b
Ba
bC
Ba b C
Ba
bC
D
aa
b
D
a
bb
D
a
a⊕b b
E
a F
a G
E
b
b
F
G
E
a⊕b a⊕b
F
G
Network Coding in Butterfly Network
_______________________
2 How to use Network Coding?
a,b
A lost a
b
a,b
B
lost a
lost a b
B
a,b A
a,b encode a,b
C to a+b and 2a+b
lost a+b
E b
E
decode a by b
b
and 2a+b
• A and C want to exchange packets.
1. Traditional Routing:
A-B,B-C,C-B,B-A
cost 4 transmission slots.
2. Using Network Coding:
A-B,C-B, B-A/C
cost 3 transmission slots.
A has packets a,b and wants to send both of them to F,G.
1.Traditional Routing Throughput: (2+1)/2=1.5/per node ing Network Coding Throughput: (2+2)/2=2/per node
E 4 Node Relay Network
eg: A decode e by a⊕c⊕d⊕(a⊕c⊕d⊕e)=e
Node B uses opportunistic coding Node ACDE use opportunistic listening
___________________________ _______________________
X2a+Y2b =C2
•
D encodes Xia+Yib=Ci to
X3(X1a+Y1b)+Y3(X2a+Y2b)=C3
C
D
Decode:
eg. F can decode a,b from
① X1a+Y1b=C1
E
② X3(X1a+Y1b)+Y3(X2a+Y2b)=C3
F
G
Note that every coefficient is
Network Coding using MIMO
• 1.NC using opportunistic listening cost 5 transmission slots
2.NC using MIMO
A
cost 3 transmission slots Throughput Gain:66%
C
Throughput Gain:33%
___________________________ _______________________
1 How do we find Network Coding?
A
B
C
Network Coding in Wireless two-way Relay channel
B
D
E 4 Node Relay Network
By using MIMO, A and E can send packets a and e to B simultaneously; C and D,respectively.
B can broadcast a⊕e to A and E, and c⊕d to C and D simultaneously by using MIMO.
Network Coding Introduction
郑晗谞 2013.11.12 andyhanxu@
CI.HFUT
___________________________ _______________________
Network Coding Introduction
• 1 How do we find Network Coding? • 2 How to use Network Coding? • 3 Why do we use Network Coding?
random choosen and
X3(X1a+Y1b)+Y3(X2a+Y2b)=C3
transmitted.
___________________________
_______________________
Opportunistic Coding and Listening
• A and E/ C and D want to exchange packets.
A has a packet:a; C has a packet:c After B receives both a and c, it broadcasts a⊕c thus A can decode c by a⊕(a⊕c); C can decode a by c⊕(a⊕c)
Throughput Gain:33%___________________________
• eg.Random Network Coding ___________________________ _______________________
Random Network Coding
X1a+Y1b =C1
B
a,b A
• A encodes a,b to Xia+Yib=Ci
(i=1,2)
• 1.NC without opportunistic listening
cost 6 transmission slots
A
2.NC using opportunistic listening
cost 5 transmission slots
Throughput Gain:25%
C
B
D
By using opportunistic listening,all of the four nodes has 3 packets to decode from the broadcasted packets: a⊕c⊕d⊕e