بخشی از مقاله
چکیده
کدگذاری شبکه در سال های اخیر به عنوان یکی از مهمترین زمینه های تحقیقاتی به منظور افزایش توان عملیاتی و کاهش توان مصرفی در شبکه ها مورد توجه قرار گرفته است، همچنین کدگذاری شبکه روش جدیدی برای ارسال داده در شبکه است، که از سال 2000 میلادی مورد توجه قرار گرفته، در این روش ،گرههای میانی شبکه قابلیت اعمال برخی پردازشها بر روی بستههای اطلاعاتی دریافتیشان را دارند.
در روشهای سنتی هر گره میانی تنها بر اساس ادرس مقصد و اطلاعات موجود در جداول مسیریابی بسته اطلاعاتی را بر روی یکی از یالهای خروجی خود، که در مسیر گره مقصد قرار دارد، کپی میکند، در حالی که در روش کدگذاری شبکه هر گره میانی به هر یک از یالهای خروجیاش یک تابع معین اختصاص میدهد که در آن تعداد آرگومانهای ورودی برابر با تعداد سمبلهای دریافتی آن گره است، به طوریکه مقدار خروجی تابع بر روی یال خروجی نظیر آن تابع قرار می-گیرد و ارسال میشود .
با استفاده از الگوریتمهای تکامل یافته میزان اعتبار اختصاص یافته به نودهای میانی را کنترل می کنیم تا تعداد ارسالهای بیهوده کاهش یابد و نودهای دارای بسته های با ارزش بتوانند آنها را زودتر ارسال کنند. این کار موجب افزایش نرخ گذردهی و کاهش تداخل نسبت به روشهای موجود می گردد. در این مقاله سعی داریم روش های کدگذاری شبکه های بی سیم را به صورت خلاصه مورد نقد و بررسی قرار دهیم.
-1 مقدمه
کدگذاری شبکه در سال های اخیر به عنوان یکی از زمینه های تحقیقاتی مهم از سوی محققین برای پیاده سازی بسیاری از کاربردهای شبکه نظیر همه پخشی و چندپخشی مورد توجه واقع شده است
دادهها میتوانند به صورت دیجیتال و آنالوگ وجود داشته باشند. آنچه حائز اهمیت است، پیدا کردن بهترین روش برای انتقال دادههاست. اطلاعات پیش از ارسال باید کد گذاری شوند . اصولا هر نوع دادهای جدا از آنکه دیجیتال یا آنالوگ باشد میتواند به شکل سیگنال دیجیتال و یا آنالوگ کد گذاری و ارسال شود - فاطمه مجدآبادی،. - 1390 از نظر تئوری کدگذاری شبکه به بهبود کیفیت سرویس در شبکه کمک می کند - شاهین شهرام پور،. - 1388 یکی از این روش ها ، کد گذاری شبکه1 است که با تعیین مسیریابی سعی در بهینه کردن توان شبکه دارد .
-1-1 بیان مسئله
یکی از محدودیت های هر شبکه اطلاعاتی توان حفظ و ذخیره سازی اطلاعات است، از طرفی حفظ و ذخیره سازی و امنیت اطلاعات نیازمند مصرف انرژی و صرف زمان هست و این فعالیت ها هر یک پیچیدگی هایی را نیز به همراه دارد.
-2 -1 اهمیت و ضرورت موضوع
اطلاعات نقشی اساس در تصمیم گیری دارد یکی از شاخص های مهم در کاربرد اطلاعات توجه به چگونگی حفظ و ذخیره سازی اطلاعات در شیکه با کمترین پیچیدگی و مصرف انرژی است. کدگذاری شبکه یکی از موضوعاتی است که در رفع این محدودیت ها در شبکه می تواند موثر باشد و نیازمند اهمیت بیشتر به این موضوع و شناخت آن است.
-3-1سوال اصلی پژوهش
کدگذاری شبکه چیست و چه اهمیت و کاربردی دارد؟
-2 مروری بر ادبیات و یافته های پژوهش
کدگذاری شبکه چیست؟ در فرهنگستان فارسی کدگذاری شبکه عبارتست از: فرایند خلاصهسازی اطلاعات مربوط به یک شبکه واقعی و ثبت آنها به صورتی مناسب برای پردازش رایانهای; با استفاده از روشهای مطمئن میتوان برای انتقال دادهها مدلی طراحی کرد به طوریکه تکرارهای بی مورد کم و خطاها کاهش یابد
نظریه کدگذاری در سال 1948 توسط ریچارد همینگ پایهریزی شد. وی پی برده بود هنگامی که رایانه از یک عمل رایج نسخهبرداری میکند و با عمل دیگری شروع به کار میکند، هرگز نمیتواند به حالت اولیه باز گردد . نظریه کدگذاری مثال قابل توجهی از ریاضی محض در حل مسائل علمی است. اگر چه برخی از رمزهای ساده دارای ساختاری هستند که نیاز زیادی به ریاضیات ندارند، با این حال ویژگی رمزها از کشفیات ریاضیات است. مانند هسته ارسال خطی که اثبات فعالیتهای واقعی را ممکن میسازد و بدون اینگونه برهانها، رمزها در حقیقت بدون استفاده میباشند. بطور کلی دو روش کد گذاری وجود دارد :
- 1 کد گذاری منبع: 3 شامل فشرده سازی داده ها برای انتقال موثر و کاهش ترافیک شبکه و کاهش طول پیام های ارسالی می شود . - 2 کد گذاری کانال: 4 به روشی در مخابرات برای انتقال اطلاعات گفته می شود که شامل اضافه کردن بیت های زائد5 برای انتقال داده و جلوگیری از اختلالات می شود و هدف از آن یافتن کدهایی است که سریع تر منتقل می شوند و شامل تعداد زیادی از کدهای صحیح برای تصحیح خطا یا شناسایی آن می باشند.
-1-2 کد گذاری شبکه برای لایه کاربرد چند پخشی
امروزه از اینترنت برای مسیریابی تحویل پیام ها از روش انتها-به-انتها7 استفاده می شود . کد گذاری شبکه یک تعمیم دهنده ی مسیریابی است که به relay node اجازه ی رمز گذاری پیام ها و بعلاوه تکثیر و حمل و نقل پیام ها را می دهد
کد گذاری شبکه می تواند به ظرفیت چند پخشی دسترسی داشته باشد و در نهایت بطور قابل ملاحظه ای توان عملیاتی یک شبکه ی چند پخشی را بهبود بخشد . لایه ی کاربرد چندپخشی 8 - ALM - به واسطه دو دلیل ، یک کاندیدای کامل برای اعمال کد گذاری شبکه است ؛ نخست اینکه ALM روی شبکه های نقطه به نقطه ای9 ساخته شده است که توپولوژی آنها می تواند بصورت دلخواه باشد
ویژگی اختیاری بودن توپولوژی شبکه ، کار را برای کد گذاری آسان میکند .
دوم اینکه نودهای موجود در ALM که میزبان های نهایی شبکه هستند به اندازه ی کافی برای اجرای اعمال رمزگذاری و رمزگشایی پیچیده قدرتمندند . همچنین می توان کد گذاری شبکه ی خطی را به ترتیب روی سیستم های اشتراک فایل نقطه به نقطه و نیز سیستم جریان رسانه های نقطه به نقطه اعمال کرد . این دو سیستم امکانات و نیازمندیهای مختلفی دارند . برای سیستم های اشتراک گذاری فایل نقطه به نقطه ، بر قابلیت اطمینان و توان عملیاتی توجه بیشتری وجود خواهد داشت .
برای همین منظور ، پوشش توپولوژی ایده ائی پیشنهادیست تا سیستم بتواند شبیه مجموعه ای از شبکه های چند ترکیبی به نظر برسد - Yang Min،. - 2013 در یک پژوهش ، یک طرح کد گذاری شبکه ی خطی عمومی برای شبکه های ترکیبی و همچنین منطبق کردن آن با سیستم اشتراک فایل نقطه یه نقطه ایجاد شده است
شبیه سازی ها نشان می دهد برای توان عملیاتی و قابلیت اطمینان ، بهبودی عالی در مقایسه با سیستم های دیگر که فاقد کد گذاری شبکه اند وجود خواهد داشت
برای سیستم های جریان نقطه به نقطه ، تمرکز بر عدم تجانس و پهنای باند مورد استفاده از لینک های در دسترس نقطه ها است. این پژوهش ، مدل شبکه ای را در نظر گرفته است که تنگنای پهنای باند آن فقط در لبه - مرز - شبکه نهفته است .محتوای رسانه در واقع شامل کد گذاری داخل نوارهای متعدد از طریق کد گذاری توضیحات مختلف 10 - MDC - می باشد . کد گذاری شبکه های خطی تصادفی داخل نوارهای مشابه اجرا می شوند
. با ترکیب کردن MDC و کد گذاری شبکه ، نقاط به بالاترین حد رضایت خود در مدت دریافت نرخ دانلود دست می یابند . همچنین یک طرح کد گذاری شبکه ی inter-session عملی برای شبکه های چند پخشی پیشنهاد شده است که توان عملیاتی سیستم را در مدت عملیات در بیشتر نمونه ها ، حدود 30 درصد افزایش می یابد Yang Min - ،. - 2013
-2-2 کد گذاری شبکه با انرژی کار آمد الگوریتم مسیریابی چند پخشی11
اگرچه مسیریابی چندپخشی مولتی هاپ ، مشکل اندازه گیری بهره انرژی شبکه را دارد ، اما با این وجود بهتر می تواند عملکرد ارتباطی در شبکه های بیسیم چندهاپی را تامین کند. پژوهشی در این زمینه صورت گرفته که هدف ارتباطات چند پخشی کارا از نظر انرژی را در شبکه های بیسیم مولتی هاپ مورد بررسی قرار داده است
این پژوهش همچنین مقیاس انرژی و راندمان آن در شبکه های مولتی هاپ را مورد بررسی قرار داده سپس متناظر با آن مدل های مربوطه را ارائه داده ، و سرانجام از کد گذاری شبکه برای بهبود توان عملیاتی شبکه استفاده کرده است
همچنین برخلاف روشهای قبلی ، فرض شده که نودهای شبکه می توانند با یک توزیع تصادفی مشخص تطبیق پیدا کنند . در چنین موردی یک چالش وجود دارد و آن ساخت معماری شبکه هایی است که نیاز به کد گذاری شبکه دارد
