基于网络编码技术的计算机无线传输数据可靠性分析

王新策

摘 要：网络编码能够将计算机传输数据的性能进行优化。无线网络不需通过任何有线的物理设备就可以进行较长的信号传输。通信网络主要是通过无线电射频或是红外线等传输技术和媒介所组成。网络编码则是集合了路由器与编码对信息进行交换的技术，并对数据存储和转发，以及数据的处理。近年来，网络编码技术应用于无线网络技术中，推动了计算机无线传输数据可靠性方面的发展。本文首先了解了网络编码的含义及最大传输的极限，然后对网络编码技术的计算机无线传输数据可靠性进行分析，最后，提出了对无线传输数据可靠性的保证。

关键词：网络编码；无线传输数据；可靠性

Web-based coding of the computer's wireless data transmission reliability analysis

Abstract: Network coding can transmit data to a computer to optimize the performance. Through the wireless network without any physical device can be wired for a longer signal transmission. Communications network mainly through radio frequency or infrared transmission technology and media such as the composition. Network coding is a collection of routers exchange of information and coding techniques, and data storage and forwarding, and data processing. In recent years, network coding for wireless network technology, the wireless transmission of data to promote the reliability of computer development. This article first understand the meaning of network coding and maximum transmission limits, then a computer on the network coding technology to analyze the reliability of wireless data transmission, and finally, presented to the wireless transmission of data reliability.

Keywords: network coding; wireless transmission of data; reliability

在以往的计算机无线传输数据中，首先要借助路由器才能对数据进行传输，然后根据目标的IP，路由才能将数据包发送给个链路。协调和安排都无法统一，时常会出现数据堵塞的现象。现今，无线数据传输具有广泛的应用前景，尤其是在大规模数据传输等方面，是由于其具备成本低、灵活性高、大规模自组织网络等优点。然而在实际的应用中，无线数据传输失效率比较高、节点资源受限和环境干扰等，使得数据传输的可靠性很难得到保障。但如果在无线数据传输过程中应用网络编码技术，可靠性可能会有所提高。

一、网络编码的含义及最大传输的极限

1、网络编码的含义

网络编码是指结合了编码与路由的一种信息交换的技术，是种新的编码技术。网络编码两种方案：一种是线性的编码，一种是非线性的编码。而编码技术的重点就在于对所收到的信息由线性和非线性编码进行处理，处理好的数据再发送给下游的节点，中间的节点则起着信号处理器和编码器的作用。网络编码的使用使网络的性能得到提高，并且解决了传统技术不能解决的问题。不但使吞吐量得到提升，还使数据包的传送次数得到控制。

2、网络编码最大传输的极限

电路交换式数据通信的一种重要的交换方式，此交换方式主要是指将两台计算机或者终端在实现相互的通信时，使用同一条实际的物理链路，在整个通信过程中都会使用该链路实现对信息的传输，此外，还不允许其他的计算机或者是其他终端设备同时共享此电路。

这类数据通信的交换方式主要适用于一次接续后以及一些长报文的通信。在最初阶段主要使用与公用电话网以及公用电报网之中，在经过一系列的技术改进后，不仅大大的提高了数据的传递速率，而且还被应用到公用数据的通信网络之中。在经过一系列技术改良后的公用数据网，其工作速率、线路均衡条件以及用户线距离等方面都比公用电话网具有优势，其时效性方面也更具有优势。但是也存在一定的不足之处，比如对于相关线路的利用率就比较低。

网络编码主要是以提升网络的性能为主，对不同链路中的信息进行编码的组合。在网络编码新的体系中，根据最大流与最小割的定理，在已知的网络流图中S信源至U信宿流量，最大值就等于最小割的容量，其式为：Max flow（S，U）=Min Cut（S，U）。例如：如下面最大流与最小割的定理图所示，S信源至U信宿的流量Cu最大值等于最大割集时，则Cu=min{Cut（S，U）}=9。

又如：蝴蝶型的网络编码方案所示，当所输入的信息流被V1进行编码时，此编码的a?茌b结果将发送到V2中，然后再将其发送给R1，R2。R1将根据所收到的信息a与a?茌b，经过对a+(a?茌b)=b解码后，解得b。R2与R1同样可以对所有的信息进行完整的解码。因此，可以得知所达到的速率为2比特，也是网络编码最大传输的极限。如图：

二、网络编码技术的计算机无线传输数据可靠性

传输数据可靠性主要是在传输中，节点可以将数据包成功接收的概率。平均能量消耗（Eaverage）等于总能量的消耗除去收到数据包的数量。网络编码技术的计算机无线传输数据有两种可靠性，一种是多路径下传输的可靠性，另一种是单路径下传输的可靠性。

1、多路径传输的可靠性

通过节点编码产生了编码包m，然后将m按多路径进行传输，当一定量的数据包被sink收到时，便可进行解码，这是一种网络编码和多路径融合的方法。因为此方法在指定的数量路径中会产生大量的冗余数据包，容易使能量与宽带浪费。所以，为了使节点可以正常并顺利的进行解码，源节点将对原始的数据包数进行编码。在某种程度上多路径的传输使冗余数据包数量急速扩大，这么大的冗余数据包进行传输的时候，就会对多余的能量进行消耗，对于编码的计算机无线传输数据则是不可取的。因此，在每条路径中，都要减少冗余数据包的数量，使能量消耗达到最小。

2、单路径传输的可靠性

对于无线传感器网络数据来说，只需要对链路的失效与没有失效情况进行考虑就可以。链路的失效是一种独立的情况，当节点之间的传输数据位p时，假设在节点上所传送的数据包的消耗能量是e，那么，传输数据的可靠性R1，则为：RS=pn。对于所有数据包的总消耗能量，则为：

。因为enMpn是n跳后所收到的，eiMpi-1（1-p）是跳后所丢失的，所以可以得出：

。对随机的线性网络编码，设有原始的数据包M，在经过源节点的编码以后，就产生了数据包N，其中N要大于等于M，在sink收到线性独立的数据包才能够对数据包进行解码。所以，传输数据包的可靠性为：

总之，当单路径传输数据包速率低，跳数又显示高时，融合网络编码中的单路径传输，就会导致sink无法使数据包满足解码的数量。所以网络编码要低于单路径无线传输数据的效益。当利用多路径网络编码可以很好的解决编码中的问题，还可以根据路径数量的不同，使网络编码技术的计算机无线传输数据更好的体现。

三、计算机无线传输数据可靠性的保证

计算机无线传输数据中，保证网络编码技术的无线传输数据可靠性主要有两方面。其一是对无线链路的纠错，要想保证无线传输数据的可靠性，就要对其进行纠错。在以往的无线传输中，当链路出现了错误的时候，就要采取一一纠错的方式，排除传输链路中对错。例如：研究者们，将经典的纠错码理论结合，并且运用在网络的编码中，对网络编码技术在计算机无线传输数据中的纠错与检错功能进行了一系列的塑造，保证了其可靠性。其二是无线传输数据的重新传送，在无线传输数据中，所利用的重新传送的策略主要是一次重新传送的机制，因此，会使重新传送的次数增多，消耗了许多的能量，并且对网络的信道资源占用率大。因此，研究者们针对此目的，提出了在两个节点处进行编码重新传送的策略，减少了重新传输的次数。提高了网络编码技术的计算机无线传输数据可靠性。

总而言之，网络编码为网络的发展带来了重大的变化，从有线的网络传输发展到如今的无线传输数据，不断提高了其吞吐量，同时还提高了能量的节省及安全性，并且还转变了传统的网络结构，利用网络编码技术可以很快速的提高无线传输数据的可靠性。无线传输数据是出于多变的环境中的。因此，导致数据包在传输的时候极容易被丢失。网络编码技术是一项新的技术，将网络编码技术与无线传输数据结合，为了提高网络编码技术的计算机无线传输数据的可靠性，通过对传输路径与最大传输极限的分析，判断其编码技术的计算机无线传输数据的可靠性，并对如何保证其可靠性提出了两方面。

参考文献

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