网络编码研究综述09973

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1、万方数据·12·《测控技术》2011年第30卷第5期网络编码研究综述赵霓螟，卓力(北京工业大学信号与信息处理研究室，北京l00124)摘要：网络编码的提出是网络通信领域理论研究的重大突破，它的核心思想是允许网络节点在转发信息前对传输的信息按照合适的方式进行编码。应用网络编码具有提高网络吞吐量、均衡网络负载、降低节点能耗、提高网络鲁棒性和安全性等优势。文中介绍了网络编码的基本原理和实际应用，并将着重阐述网络编码在无线网络背景下取得的研究进展。关键词：网络编码；最大传输容量；吞吐量；鲁棒性中图分类号：哪91文献标识

2、码：A文章编号：1000—8829(2011)05—0012—06ASurVeyofNetworkCodingZHAOYing—di，ZHUOIJi(Sigllal&Inf0珊ationProcessingLaboratory，Beijinguniversity0fTechnology，Beijing100124，china)Abstract：Theconceptofnetworkcodingisconsideredasabreakthroughmadeinnetworkcommunication．Itallo

3、wsthenetworknodetoencodedatatmnsmittedbeforeforwarding，thuscouldimprovethenetworkthrough-put，reducenodeenergyconsumption，increasenetworkrobustnessandensureinformationsecurity．ThebasicprinciplesandmainadVantagesofnetworkcodinga托introduced，thenresearchpmgressm

4、adeinrecentyearsundertheconditionofwirelesscommunicationapplyingnetworl(codingarefocusedon．Intheend，theprospectanddirectionsaresummarized．Keywords：networkcoding；ma】【imumtransmissioncapacity；throughput；mbusmess网络编码(networkcoding)是香港中文大学R．Ahlswede等人⋯于2000年首次提出

5、的新的编码概念，它推翻了现有通信网络中使用的信息不能叠加只能存储和转发的路由机制，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，如模二加、有限域上的运算等，从而使网络的多播总能够实现香农的“最大流最小割”定理规定的最大传输容量，因此成为21世纪以来通信领域中的一项重大突破，引起学术界的广泛关注和高度重视。现阶段，国外许多著名大学，如普林斯顿、麻省理工、瑞士EPFL学院及多家IrI’公司的研究中心，如微收稿日期：2010—12—15基金项目：国家自然科学基金资助项目(60772069，6l003289)；8

6、63计划资助项目(2009AAl22111)；北京市自然科学基金(4102008)；人力资源与社会保障部留学归国人员科技活动优秀类资助和教育部留学归国人员科研启动基金作者简介：赵寞顿(1988一)，女，硕士研究生，主要研究方向为无线传感器网络；卓力(197l一)，女，教授，博士生导师，主要研究方向为图像／视频信号处理、编码与传输、网络多媒体处理和无线视频传感器网络等。软研究院、贝尔实验室、AT&T香农信息实验室等都在积极开展对网络编码理论和应用的研究；我国的清华大学、南京大学、西安电子科技大学等学府也对网络编码

7、进行了探索‘2

8、。1网络编码概述1．1网络编码的基本概念R．Ahlswede等人以“蝴蝶网络”模型为例，阐述了网络编码的基本原理旧J。如图1所示，s为信源节点，y、z为信宿节点，理论上信宿y和z可以同时收到信源Js发出的两个单位信息6，和6：。但是在图1(a)所示的传统路由传输方式中，由于链路单位时间内只能传输一个信息，故此信宿y只能收到6。，不能实现多播的最大传输容量。在图l(b)所示的网络编码传输方式中，节点形对输入的信息进行模二加后将结果作为信息发送到链路肠，进而通过链路xy和愆到达信宿l，和z，通过相应

9、的译码操作(信宿y，6，0(6，o6：)；信宿z，6：0(6。06：))两个信宿可以同时获得信息6。和6：，从而实现了多播的最大传输容量。因此，网络编码的核心思想可以描述为：网络中具万方数据网络编码研究综述·13·备编码条件的节点对接收到的信息进行处理，然后再传输给下一级网络节点，以此类推，直到所有经过处理的信息都汇聚到信宿节点，在信宿节点上进行译码，即可得到信源发出的原始信息。假设网