引言

無線網絡作為一種新型的便捷性網絡資源，正在日益普及，尤其是在當前網絡技術快速發展的今天顯得尤為重要。

在無線通信網絡技術應用中，網絡編碼是當前通信應用中的關鍵技術之一，網絡編碼在網絡節點處對網絡信息進行有效處理，經處理后的數據進行轉存或傳輸，其實質都是都過對傳輸數據編碼操作實現的，在一定程度上節省了網絡資源消耗，提高頻譜資源利用率，網絡編碼在頻譜資源有限的條件下，能發送更多的數據傳輸，大大提高了通信信道的傳輸容量，節省了網絡寬帶資源等優點。由于無線網絡數據傳輸的特殊性，使得網絡編碼改善網絡性能，優化結構和協議上進行了新的突破，具有很大應用前景。

1.網絡編碼

1.1網絡編碼簡介

傳統的通信網絡中，網絡節點所起到的作用只是對所傳網絡數據進行存儲或轉發功能，對中間網絡數據不做任何處理和加工，只是作為中間路由的責任，只做中間轉發器的角色。一直以來人們普遍認為中間節點對于網絡數據加工不會產生其他效益，直到2000年，R.Ahlswede等人在IEEE trans-IT上發表了一篇題為“網絡信息流”的文章，提出了網絡編碼的概念，徹底改觀了這一傳統觀點。

從數據通信理論觀點研究，節點不僅僅只做存儲轉發功能，可以對收到的相關信息進行線性或非線性編碼操作，經過處理后的編碼數據再直接傳輸出去，中間起著編碼信息的作用，網絡編碼正是根據這一思想應運而生，在網絡目標末端接收節點上，再把編碼信息重新編碼譯出，然后發送給最終的接收端。

1.2工作原理

網絡編碼融合了路由和編碼兩種信息技術的結合，其核心思想是對網絡數據傳輸過程中的各個節點上的信息進行處理，然后傳輸給下游節點，中間節點扮演者編碼或處理信號的角色，然后在最后節點處對網絡數據進行演繹還原，中間減少傳輸復制過程，大大提高了傳輸效率。

1.3網絡編碼優點

(1)使組播傳輸速率達到最小割最大流決定的網絡容量的上限。

(2)節省網絡帶寬資源消耗。

(3)均衡網絡負載。

(4)提高網絡魯棒性。

2.網絡編碼應用無線網絡技術分析

2.1網絡編碼技術與傳統網絡的相比

傳統的網絡數據傳輸需要經過路由器進行傳輸，路由器將依照網絡目標地址將數據包向各個鏈路傳輸，由于缺乏時序的安排，常常會出現鏈路堵塞現象，需要排隊等候，將大大制約了網絡傳輸的效率。網絡編碼技術的出現有效解決了傳統的計算機網絡傳輸過程中路由器不能及時發送數據的問題，數據擁塞現象得到及時解決，從而有效提高了數據的傳輸速度。

2.2網絡編碼傳輸更具有安全性

網絡編碼在無線網絡安全應用方面具有一定可靠性，在無線網絡數據傳播過程中，傳統的檢測方法是基于消息認證碼或數字簽名的方式對數據包的惡意修改進行檢測。

基于網絡編碼產生了一種數據包的隨機網絡編碼檢測策略，這種方法計算量小，而且檢測概率可以根據通信控制開銷、網絡編碼復雜程度和檢測時間這些因素進行調控。這種方法亦存在不足現象，主要是要求接收節點需要預先獲得至少一個沒有被惡意修改過的數據包，并且數據包的內容不能被攻擊者知曉，在數據傳輸過程抗攻擊性效果很差。

2.3無線網絡中的編碼感知路由協議

當前的無線網絡中的編碼協議，基本上都是被動的等待編碼機會，在網絡傳輸中處于被動狀態，大大影響了網絡編碼性能的發揮和利用，這種被動的策略控制方式一定程度上限制了網絡編碼吞吐量的能力，為進一步提高網絡編碼的技術特性，需在節點上創造出更多的編碼機會，從而有效提高整個無線網絡的吞吐量能力，體現出網絡編碼的技術優勢特色。

如圖1編碼感知路由機制所示，有兩個網絡流，分別為從A到E以及從F到A。傳統的數據傳輸方式采用(a)最短路徑路由方式傳輸，可知其路徑傳輸方式為A→B→C→E以及F→D→B→A，數據傳輸過程中無編碼機會。如果傳輸路徑選擇(b)編碼感知路由機制則出現了編碼機會，F到A的數據傳輸路徑為F→E→C→B→A，盡管在傳輸路徑上比(a)多了一個節點，在節點B和C處創造了編碼機會，可有效提高網絡傳輸的吞吐量。

2.4網絡編碼應用于無線網絡的優勢

網絡編碼理論在無線網絡與有線網絡中的實際應用有著顯著的區別，主要歸結于無線網絡結構的特殊性。網絡編碼非常適宜于無線網絡環境領域的應用，網絡編碼正是針對無線鏈路的不可靠性和物理層廣播特性，可解決傳統網絡路由、跨層設計等技術無法解決的問題，進一步推廣了網絡編碼在無線網絡領域的廣泛應用。

網絡編碼具有路由和編碼相結合的技術特色，不僅是鏈路中的節點具有存儲和轉發功能，同時使網絡節點具有編碼的作用，可以解決傳統路由、跨層設計等技術無法解決的問題，提高網絡性能。和傳統網絡編碼機制相比，無線網絡中的網絡編碼能夠大大提升單播流的吞吐量，主要得益于無線介質的廣播特性。

3.網絡編碼在無線網絡的應用

隨之網絡編碼的研究，網絡編碼的優點顯而易見，網絡編碼通過與其他應用技術相結合的創新應用給當前無線網絡技術帶來前所未有的變化，網絡編碼應用目的是達到有線網絡的組播容量，從網絡編碼的應用技術分析，從其應用領域的發展狀況表明網絡編碼不僅提高了現有網絡的吞吐量，并且還改變了網絡結構及協議的設計方法，優化了網絡傳輸性能，網絡編碼的應用很大程度上提高了網絡性能，相應的網絡設計及可行性實現的復雜性也隨之增加，如何在考慮經濟成本的情況下實現現實網絡環境編碼是將來更深入的研究方向。

3.1網絡編碼與信道編譯碼的結合應用

網絡編碼與信道的編譯碼技術相結合的核心實質是利用網絡編碼的冗余信息協助信道編碼，利用中繼傳輸的冗余度來獲得分集增，通過對相關聯合編碼的幾個方案分析，研究結果顯示聯合編碼在多種指標上的充分體現了其固有的性能優勢，如信道容量、能量消耗、誤碼率等方面體現的較為完美。

可以降低無線網絡中的能量消耗，這對以電池為能源供給的無線網絡來說，是至關重要的;從而獲得好的抗噪性能，達到最大的信道容量，有效降低了編碼復雜度以及由信道噪聲帶來的失真。

3.2網絡編碼與協作分集技術的結合應用

網絡編碼與協作分集技術相互結合是在多用戶環境下，每一個天線用戶在完成自身信息的同時也為其自身的協作伙伴傳輸信息，通過編碼感知路由機制路徑上的節點相互協作，整個信息傳輸過程形成虛擬天線系統，這樣相互之間就獲得較多的分集增益，從一定程度上克服了信道衰落，在協作分集的基礎上進行網絡編碼可以同時獲得分集增益和網絡編碼增益。

實現以網絡的最大流傳輸信息。在傳輸數據協作過程中，為提高數據傳輸速率，可在數據傳輸的節點和終端節點放置中繼器，可有效改善無線通信系統抗衰落性能，大大提高網絡資源利用率。

4.結語

網絡編碼是近年來新興起的一個研究領域，正在引起更多人們的關注，網絡編碼在傳輸速率、負載消耗、負載均衡、魯棒性等方面帶來的優勢有待于進一步深入研究，由于無線通信網的網絡架構復雜多變性，數據包在傳輸過程中容易丟失，網絡編碼技術的出現可作為是一種協作通信的模式口，與其他技術相結合可以優化網絡性能，改善網絡結構，促進網絡協議發展。

總之網絡編碼技術的應用在無線網絡數據傳輸中起到了關鍵作用，具有很廣闊的應用前景。