基于NS2的COPE编码机制实现仿真(3)
网络编码的核心思想是在网络中的各个节点上对各条信道上收到的信息进行线性或者非线性的处理，然后转发给下游节点，中间节点扮演着编码器或信号处理器的角色。对于一个确定的无环的有线网络拓扑结构，只要选取一个足够大的域，就能对其进行线性网络编码，具体来说就是将待转发的信息抽象成某个域中的一组线性无关的向量，每个中转节点可以对待转发的信息向量进行线性组合，其中组合的系数来自域中的元素，编码的过程实际上就是对一组向量进行线性变换的过程，同时证明了利用线性网络编码，可以达到最大流最小割定理中所得出的理论上的最优值。线性网络编码方案以及代数方法尽管其编码和解码的过程与非线性编码方案相比都更为简单，但是它们存在一个很大的缺陷：即要求在进行编码前必须已知整个网络的拓扑结构，才能选取适当的域，为每条链路赋上确定的系数，这一点对于实际网络的编码来说，是难以达到的。
对于现实中的网络，网络拓扑结构的形式往往是不确定的，千变万化，错综复杂，并且往往不能提取到整个网络的拓扑模型，且无线信道的使用与有线的情况不同，不适用多播的情况。因此，这些网络编码方案仍不能面向无线网络的应用。尽管线性编码方案相对于非线性编码方案而言，编码和解码过程已经较为简单，但是其中仍然涉及到许多有限域的选择及矩阵的变换等，这些都要求网络中的节点应具有更高的计算能力，尽管根据摩尔定律，随着处理成本的降低，网络的“瓶颈”逐渐转向了业务所需的更高的带宽支持和服务质量保证。网络编码实际上是用节点处理能力换取更高的网络效率。
这些结论大都适用于有线的网络，对确定的链路进行编码操作。它们并没有考虑无线网络所特有的性质，如无线网络中节点的广播特性，在混杂模式下，节点能够侦听到一定半径范围内的邻居节点发送的数据包。此外，无线网络中的协议选择相比于有线网络中的协议所受的限制也更少，使研究者有更多的空间来应用网络编码。
2．3 网络编码对TCP性能的影响
网络编码是有效利用有线和无线网络资源的一种非常有前途的技术，受到来自学术界的关注。因为无线信道是天性的广播而且适合应用于网络编码。然而, 在无线多跳网络中TCP的性能是不满意的,由于无线网络的特点,比如隐藏的终端和终端问题暴露、传播错误,拓扑结构变化和路由不稳定等。我们知道,这所造成的是由于传输速率控制机制本身和TCP协议, 可靠字节流协议 TCP 已经显示说“在无线网络中有严重的性能问题”。如果有一个包丢失了的话，TCP 所使用的端到端应答和重传机制就会引发在介于发送方和接收方的路径的每一跳中的昂贵重传。因此,在此篇论文中,我们将基于NS2实现COPE,评价适用于无线多跳网络的TCP协议中COPE的执行表现。 仿真结果表明, 合理框架以无线网络编码可以提高网络吞吐量。
许多应用以TCP协议为基础。因此，确保编码程序对TCP协议执行没有负面影响是基本要素。有两项因素特别重要：损失回收和包序重排。首先，TCP协议把数据缺失归为数据密集的信号，且以等分的形式处理传输率。因为相比于TCP协议的运行，无线连接通常有更高的失误率。802.11MAC在每一个中转站中转重发本地损失的数据包，从而掩饰了TCP的数据损失。网络编码以一个单独编码方式，使用广播来传送多个数据包。在这种情况下，无法知道接收端是如何确认数据包的接收。首先，要有一种机制，确保这种确认信号能发送到发出端，又或者添加足够的冗余以使得传送率达到TCP能够接收的水平。其次，因为TCP依赖于封包数列数来侦察损失，这可能误解数据重排为数据密集冲突的信号。因此，一种导致数据包流向混乱的编码程序可能引发TCP阻塞后退，导致低输出。总之，无线网络编码的实现，必须支持TCP，确保TCP协议合理运行。
下一篇：网络编码国内外研究现状