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1、小型微型计算机系统2008年4月第4期JournalofChineseComputerSystemsVol129No.42008网络编码研究综述陶少国,黄佳庆,杨宗凯,乔文博,熊志强(华中科技大学电子与信息工程系智能互联网技术湖北省重点实验室,湖北武汉430074)E2mail:taoshaoguo@gmail.com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
2、优缺点,归纳了网络编码的主要实现算法和机制,总结了网络编码的几种典型应用,最后讨论了网络编码进一步的研究方向.关键词:网络编码;随机网络编码;信息流;多播中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:100021220(2008)0420583210SurveyofNetworkCodingTAOShao2guo,HUANGJia2qing,YANGZong2kai,QIAOWen2bo,XIONGZhi2qiang(HubeiKeyLaboratoryofIntelligentNetworkTechnology,TheDep
3、artmentofElectronicsandInformation,HuaZhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)Abstract:Networkcoding,knownasoneofthemostimportantbreakthroughsonthetheoryofinformationprocessingandtransmission,isbasedonthemainideathatencodinganddecodingoperationsareap
4、pliedontheincomingmessagesofaninter2mediatenodetoproducecodedoutgoingonesbeforeforwarding.Networkcodinghasmanyadvantagesoverconventionalrout2ing,suchasprovidinghighernetworkthroughput,usingbandwidthefficientlyandbalancingthetraffic,etc.Inthispaper,wepresentthebasict
5、heoryandmainadvantagesanddisadvantagesofnetworkcoding,andthendescribethekeyalgorithmsaswellasgivingageneralreviewofsometypicalimplementationsofnetworkcodingindetail.Intheend,thedirectionsandfu2tureworksaresummarized.Keywords:networkcoding;randomnetworkcoding;informa
6、tionflow;multicast[6][7][8]1引言大学,如普林斯顿大学、麻省理工大学、瑞士EPFL学院[9]等以及多家IT公司的研究中心,包括微软研究院、贝尔实传统的多播传输是通过构造多播树实现的.典型的多播[10][11]验室、AT&T的香农信息实验室等都在积极开展对网络树,如最小费的Steiner树,其构造过程一般是个NP完全问编码理论和应用的研究;网络编码也逐渐引起了国内学术界[1][123]题,因此大多数的近似算法,均不能使多播传输达到“最[12][13]的关注和重视,我国的清华大学、南京大学、西安电子科[4
7、]大流最小割”(MAX2FLOWMIN2CUT)定理确定的最大理[14]技大学等对网络编码进行了探索.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本文将全面综述网络编码的研究现状,以期能更进一步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.推动国内对网络编码这一新兴网络技术的关注与研究.文章然而,香港中文大学R.Alshwede等在2000年的IEEE信息按如下方式组织:第2节介绍网络编码的基本概念与优缺点;[5]论会刊上发表的一篇著名论文,彻底推翻了这一结论.该文第3节建立网络编码的原理模型,给出线性网络编
8、码的数学首次提出了网络编码(NetworkCoding)的概念并从理论上证描述;第4节归纳几种主要的线性网络编码构造算法,其中重明:如果允许网络节点对传输的信息按照合适的方式进行编点介绍多项式时间算法;一种实用的分布式网络编码方法:随码处理(如模二加、有限域上的运算等),而非
