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關(guān)鍵詞:
水聲傳感器網(wǎng)絡(luò);三維;進(jìn)化博弈論;突發(fā)檢測
中圖分類號(hào): TP393
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
Burst detection algorithm for data streams in
three dimensional under water acoustic sensor networks
XU Ming1, 2*,LIU Guang-zhong1
1.College of Information Engineering, Shanghai Maritime University,Shanghai 201306, China;
2.Shanghai Key Laboratory of Intelligent Information Processing, Fudan University,Shanghai 200433, China
Abstract:
Considering the multi-sourcing and heterogeneous data streams in three Dimensional UnderWater Acoustic Sensor Networks (3D UWASN), this paper gave out a formalized definition and modeling for describing the characters and attributes of burst and presented an evolutionary game theory based burst detection algorithm for reducing processing time and improving detection performance through the optimization selection in the size of slide window. The simulations demonstrate that the burst detection algorithm consumes less processing time than traditional algorithms under the same conditions of data distribution, burst probability or maximum slide window size.
英文關(guān)鍵詞 Key words:
UnderWater Acoustic Sensor Network (UWASN); three dimensional; evolutionary game theory; burst detection
0 引言
0引言
網(wǎng)絡(luò)編碼[1]是通信領(lǐng)域的一種新型數(shù)據(jù)傳輸方式,與傳統(tǒng)的路由傳輸方式相比,其特點(diǎn)在于網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(diǎn)不僅能進(jìn)行信息轉(zhuǎn)發(fā)和復(fù)制,還能對(duì)信息進(jìn)行編碼后再傳輸。網(wǎng)絡(luò)編碼可以獲得單源組播網(wǎng)絡(luò)的“最大流界”,而采用傳統(tǒng)的路由方式在一般情況下無法達(dá)到這一極限,因此網(wǎng)絡(luò)編碼能提升網(wǎng)絡(luò)的吞吐率;此外,網(wǎng)絡(luò)編碼還具有增加網(wǎng)絡(luò)的安全性和魯棒性等優(yōu)點(diǎn)[2-3]。文獻(xiàn)[4]首次提出了網(wǎng)絡(luò)編碼的概念,證明了在單源組播網(wǎng)絡(luò)中,采用網(wǎng)絡(luò)編碼可以達(dá)到最大流界;文獻(xiàn)[5]提出了線性網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù);文獻(xiàn)[6]提出了線性網(wǎng)絡(luò)編碼的代數(shù)框架。由于線性網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)具有操作簡單的特點(diǎn),其理論和應(yīng)用得到了深入研究[7-9],以至于在一般的文獻(xiàn)中凡提及網(wǎng)絡(luò)編碼一詞均代表線性網(wǎng)絡(luò)編碼。文獻(xiàn)[7]提出了網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)傳輸模型,文獻(xiàn)[8]提出了一種確定性網(wǎng)絡(luò)編碼構(gòu)造的多項(xiàng)式時(shí)間算法,文獻(xiàn)[9]提出了隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)傳輸方法。
一般的單源組播網(wǎng)絡(luò)編碼的模型是:源點(diǎn)播出信息至網(wǎng)絡(luò),每一節(jié)點(diǎn)收到各輸入鏈路的信息后,對(duì)信息進(jìn)行編碼再轉(zhuǎn)發(fā)至輸出鏈路;宿點(diǎn)收到所有信息后,進(jìn)行解碼,恢復(fù)出源點(diǎn)播出的信息。這種模型稱為單級(jí)網(wǎng)絡(luò)編碼方法。
網(wǎng)絡(luò)編碼是在有限域(伽羅華域)上實(shí)現(xiàn)編碼與解碼運(yùn)算。文獻(xiàn)[9]證明了:若宿點(diǎn)的個(gè)數(shù)為d,采用線性網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,則所需的伽羅華域的階不能小于宿點(diǎn)個(gè)數(shù)d。一方面,網(wǎng)絡(luò)編碼可以提高單源組播網(wǎng)絡(luò)的組播率;另一方面,因節(jié)點(diǎn)的編碼或解碼造成的運(yùn)算代價(jià),網(wǎng)絡(luò)編碼增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t(稱為運(yùn)算延遲)[10]。文獻(xiàn)[11]通過仿真實(shí)驗(yàn)表明,網(wǎng)絡(luò)編碼的運(yùn)算延遲是不可忽略的。文獻(xiàn)[10]研究了線性網(wǎng)絡(luò)編碼的運(yùn)算代價(jià)與網(wǎng)絡(luò)編碼各參數(shù)的關(guān)系,研究表明,網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算延遲與有限域的次的平方成正比,隨著編碼計(jì)算時(shí)所采用的伽羅華域的階增大,節(jié)點(diǎn)編碼和解碼的運(yùn)算延遲增大;該文同時(shí)指出:在運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)編碼實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸時(shí),應(yīng)盡可能地采用較低階的有限域。低階的有限域不僅可以減少因編碼引起的運(yùn)算延遲,同時(shí)能降低對(duì)節(jié)點(diǎn)運(yùn)算能力的要求(如內(nèi)存的大?。?/p>
關(guān)鍵詞:無線傳感器網(wǎng)絡(luò);動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集;zigbee;tinyos
1 引言
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是是一門新興的信息技術(shù),由一組按需隨機(jī)分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元、無線通信模塊和能量供應(yīng)模塊的微型傳感器節(jié)點(diǎn)以自組織方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò), 融合了信息處理技術(shù)、微 電子 技術(shù)、 計(jì)算 機(jī)技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),已經(jīng)引起了世界許多國家的軍事部門、 工業(yè) 界和學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注。
對(duì)于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的采集節(jié)點(diǎn)來說,其硬件設(shè)計(jì)主要有三點(diǎn)要求。第一,動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集對(duì)象往往是目標(biāo)的溫度、濕度、速度等參數(shù),整個(gè)系統(tǒng)需要在無人環(huán)境下長期正常工作,因此低功耗設(shè)計(jì)是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的首要要素;第二,動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處理數(shù)率較低、數(shù)據(jù)傳輸量少、主要采用無線傳輸?shù)男问?,因此選擇無須許可的、合適、低價(jià)的通信方式是保證動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵。第三,系統(tǒng)采集的對(duì)象主要是人體、動(dòng)物、車輛等等動(dòng)態(tài)目標(biāo),為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的方便,采集節(jié)點(diǎn)還必須要滿足體積小、靈活性等特點(diǎn)。WWw.133229.coM
2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)
一個(gè)典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)包括了傳感器單元、數(shù)據(jù)處理單元、無線通信單元和電源管理單元,以及用戶接口等一些擴(kuò)展設(shè)計(jì)單元,如圖1:
3 節(jié)點(diǎn)硬件分析
目前,兩種典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)研究平臺(tái)是mica系列和telos系列節(jié)點(diǎn),它們采用目前應(yīng)用最廣泛的tinyos嵌入式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。
3.1 mica系列節(jié)點(diǎn)
mica系列節(jié)點(diǎn)包括wec、renee、mica2、mica2dot、spec、micaz等,其中一些已經(jīng)被crossbow公司產(chǎn)品化。mica系列節(jié)點(diǎn)在硬件上由兩個(gè)部分組成,一個(gè)模塊是運(yùn)算和通信平臺(tái),另一個(gè)模塊是傳感器平臺(tái)。兩者之間通過51針的自定義接口連接。這種統(tǒng)一的接口使得不同的通信平臺(tái)和不同的傳感器平臺(tái)之間可以自由的組合。mica系列節(jié)點(diǎn)目前很大程度上都是作為研究使用的。為了能夠方便地對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行程序功能更新,crossbow公司開發(fā)了一系列的開發(fā)工具,例如:mib500、mib510、mib600等。
3.2 telos系列節(jié)點(diǎn)
telos節(jié)點(diǎn)是美國國防部darpa支持nest項(xiàng)目的一個(gè)部分,與mica系列比較,它的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有很大變動(dòng)。
(1) 在通信模塊選擇上,采用ti公司的支持ieee802.15.4協(xié)議的cc2420芯片,這與micaz節(jié)點(diǎn)是一致的;250kbps的數(shù)據(jù)收發(fā)速率可以使節(jié)點(diǎn)更快的完成事件的處理,快速休眠,節(jié)省系統(tǒng)能量。而且cc2420支持zigbee協(xié)議,標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間的互通。
(2) 采用ti公司的超低功耗微處理器芯片msp430。
(3) telos本身就有sht11溫濕度一體化器件,能夠作為獨(dú)立的傳感器節(jié)點(diǎn)使用。
(4) telos沒有mica2那樣豐富的外部引腳,只有一個(gè)10腳的接口,一方面可以連接簡單的傳感器板,另一方面可以通過一塊適配板與mica2系列部件互聯(lián)。通過適配板,telos和mica2通過uart可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)2.4ghz的ieee802.15.4到cc1000的915mhz-ism頻段之間的網(wǎng)關(guān),通過適配板,telos還可以直接控制與mica2連接的傳感器板。
(5) 使用usb-com的橋連接,可以直接通過usb接口供電、編程和控制,進(jìn)一步簡化外部接口。
3.3 本系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)硬件平臺(tái)
本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 參考 telos平臺(tái),是telos平臺(tái)一次再設(shè)計(jì)過程。系統(tǒng)設(shè)計(jì)弱化傳感器部分的設(shè)計(jì),對(duì)無線通信模塊選用射頻模塊電路,設(shè)計(jì)重點(diǎn)在微處理器模塊地電路實(shí)現(xiàn)上。同時(shí),為了增加動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用性,添加了pc接口電路,使得本設(shè)計(jì)可以作為動(dòng)態(tài)終端節(jié)點(diǎn),亦可以作為服務(wù)器的網(wǎng)關(guān)。
動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集硬件平臺(tái)上選用msp430f149微處理器芯片和flash芯片at45db041b分別作為處理器單元和存儲(chǔ)單元;選用ft232bm芯片完成msp430的bsl編程電路和msp430與pc的串行通信接口;選用cc2420射頻模塊完成無線數(shù)據(jù)收發(fā);在電源管理上,當(dāng)設(shè)計(jì)作為網(wǎng)關(guān)時(shí)選擇usb供電,當(dāng)作為終端可用干電池供電。硬件原理框圖如圖2所示,與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)相比,結(jié)構(gòu)上具有一致性,同樣具有采集單元、處理和控制單元、無線通信單元和電源管理單元。
3.4 tinyos嵌入式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
tinyos是加州大學(xué)伯克利分校開發(fā)的一種開源的嵌入式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),基于組件化編程,是針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的一種操作系統(tǒng)。
tinyos的程序采用模塊化設(shè)計(jì),程序核心都很小,一般來說核心代碼和數(shù)據(jù)大概在400 bytes左右,突破了傳感器節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)資源少的限制,這使得tinyos能很有效的運(yùn)行在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)上并去執(zhí)行相應(yīng)的管理工作。
tinyos的組件有四個(gè)相互關(guān)聯(lián)的部分:一組命令處理程序句柄、一組事件處理程序句柄、一個(gè)經(jīng)過封裝的私有數(shù)據(jù)幀和一組簡單任務(wù);任務(wù)、命令和事件處理程序在幀的上下文中執(zhí)行并切換幀的狀態(tài)。為了易于實(shí)現(xiàn)模塊化,每個(gè)組件還聲明了自己使用的接口及其要用信號(hào)通知的事件,這些聲明將用于組件的相互連接。如圖3所示為一個(gè)支持多跳無線通信的組件集合與這些組件之間的關(guān)系,上層組件對(duì)下層組件發(fā)命令,下層組件對(duì)上層組件發(fā)信號(hào)通知事件的發(fā)生,最低層的組件直接和硬件打交道。
tinyos的組件通??梢苑譃橐韵氯悾河布橄蠼M件、合成組件、高層次的軟件組件;硬件抽象組件將物理硬件映射到tinyos組件模型中,合成硬件組件模擬高級(jí)硬件的行為,高層次軟件模塊完成控制、路由以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。?/p>
tinyos使用基于事件的執(zhí)行方式以滿足無線傳感器 網(wǎng)絡(luò) 需要的高水平運(yùn)行效率。事件模塊在一個(gè)較小的空間內(nèi)允許高效并發(fā)處理運(yùn)行。當(dāng)事件被觸發(fā)后,cpu會(huì)迅速處理所有與發(fā)出信號(hào)事件關(guān)聯(lián)的任務(wù);當(dāng)該事件以及所有關(guān)聯(lián)任務(wù)被處理完畢后,將未被使用的cpu循環(huán)置于睡眠狀態(tài)而不是積極尋找下一個(gè)活躍的事件。tinyos這種事件驅(qū)動(dòng)方式使得系統(tǒng)高效地使用cpu資源,保證了能量的高效利用。
4 結(jié)語
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一門新興的信息技術(shù),本文著眼無線傳感器節(jié)點(diǎn)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì),完成了硬件模塊的劃分、芯片的選型、軟件系統(tǒng)以及通信方式的選擇,設(shè)計(jì)出了針對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò),具有低功耗、擴(kuò)展性好、靈活性強(qiáng)、成本低等傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)難以達(dá)到的特性。
參考 文獻(xiàn)
[1]任豐原,黃海寧,林闖.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[j].軟件學(xué)報(bào),2003,14(7):45-48.
[2]david gay,phillevis,rob von behren,et al.the nesc language:a holistic approach to networked embedded systems.proceedings of programming language design and implementation(pldi),1996.
[3]levis p,madden s,gay d,et al .the emergence of networking abstractions and techniques in tinyos.proceedings of t he first usenix/ acm symposium on networked systems design and implementation.2004,(11):203-230.
[4]seungmin park,jin won kim,kee-young shin,et al.a(chǎn) nano operating system for wireless sensor networks.8th international conference advanced communication technology,icact 2006-proceedings,2006:345-348.
關(guān)鍵詞:有線電視網(wǎng)絡(luò);數(shù)字電視技術(shù);應(yīng)用優(yōu)勢
中圖分類號(hào):TN943.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2017)03-0246-01
近些年網(wǎng)絡(luò)媒體以互聯(lián)網(wǎng)為支撐取得了飛速發(fā)展,對(duì)有線電視媒體造成了強(qiáng)烈沖擊,加快有線電視信號(hào)傳播方式的轉(zhuǎn)變,已經(jīng)成為有線電視必然發(fā)展趨勢。所以,就需要采用科學(xué)、合理的方式,實(shí)現(xiàn)有線電視網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字電視技術(shù)的有效融合,推動(dòng)有線電視技術(shù)革新,為其良好發(fā)展提供基礎(chǔ)保障。
1 有線電視網(wǎng)絡(luò)中數(shù)字電視技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢
1.1 提高信號(hào)傳輸穩(wěn)定性
與模擬電視技術(shù)相比,數(shù)字電視技術(shù)字進(jìn)行信號(hào)傳輸時(shí)更加穩(wěn)定。首先,數(shù)字電視的信號(hào)傳輸是通過數(shù)字化信息技術(shù)完成的,能在最大程度上保證信號(hào)的完整性和真實(shí)性,有效的避免了信號(hào)失真現(xiàn)象的發(fā)生。其次,數(shù)字電視信號(hào)在經(jīng)過多次傳輸后,其中的雜波基本不會(huì)發(fā)生變化,能夠最大化的保持原本形態(tài),信號(hào)更加穩(wěn)定。同時(shí),數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)倪^程,是⒃來信號(hào)進(jìn)行復(fù)制轉(zhuǎn)換,不會(huì)出現(xiàn)非線性失真現(xiàn)象,穩(wěn)定的傳輸信號(hào)可以保證電視畫面的清晰性。
1.2 實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)有效對(duì)接
數(shù)字電視技術(shù)中融合了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)的有效對(duì)接。用戶既可以觀看有線電視規(guī)定節(jié)目,還可以根據(jù)自己的實(shí)際需求,通過訪問網(wǎng)頁在互聯(lián)網(wǎng)搜索自己想要觀看的視頻,在電視節(jié)目選擇方面用戶有了更大的選擇空間,使得有線電視業(yè)務(wù)范圍更加寬泛。同時(shí),用戶還可以將數(shù)字化的有線電視作為平臺(tái),通過視頻、直播等方式進(jìn)行交流、互動(dòng),使有線電視功能更加豐富化、多樣化[1]。
1.3 具有較強(qiáng)的可操作性
可操作性較強(qiáng)也是數(shù)字電視技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢的具體表現(xiàn)。將數(shù)字電視技術(shù)應(yīng)用于有線電視網(wǎng)絡(luò)中,可以有效提升其拓展能力,采用異步信號(hào)處理方式,根據(jù)用戶的實(shí)際需求選擇不同信號(hào)傳輸和轉(zhuǎn)移方式,具有較強(qiáng)的通用性。同時(shí),數(shù)字信號(hào)技術(shù)還可以滿足不同用戶分路需求,在不同時(shí)段傳輸多種類型信號(hào),并結(jié)合多種業(yè)務(wù)模式,為用戶提供個(gè)性化服務(wù)。
2 有線電視網(wǎng)絡(luò)中數(shù)字電視技術(shù)的實(shí)踐分析
2.1 有線電視網(wǎng)絡(luò)中數(shù)字電視組成
數(shù)字電視的組成主要包括信源編碼、復(fù)用技術(shù)、信道編碼與調(diào)制、傳輸信道、接受裝置等。信源編碼是通過數(shù)字處理方式,實(shí)現(xiàn)信號(hào)形式從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)變,聲音、圖像等都是常見的需要轉(zhuǎn)換的信號(hào)。信號(hào)轉(zhuǎn)換完畢后,需要借助復(fù)用技術(shù)以數(shù)據(jù)包的形式,將不同類型的信號(hào)進(jìn)行處理、整合,通過傳輸數(shù)據(jù)包形成相應(yīng)的節(jié)目流。在信號(hào)傳輸過程中,可能會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象造成數(shù)據(jù)流誤差,通過信道編碼與調(diào)制可以對(duì)編碼進(jìn)行核對(duì)和修正,還可以以基帶數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),自高頻波段生成頻帶信號(hào)。確保編碼準(zhǔn)確無誤后,便可以通過傳輸信號(hào)完成信號(hào)傳輸,常用的信號(hào)通道主要包括HFC、衛(wèi)星、數(shù)字干線、無線等幾種。最后,使用數(shù)字機(jī)頂盒將信號(hào)進(jìn)行再次轉(zhuǎn)換后,便可以將從接受到的信號(hào)中獲取相關(guān)信息,將其以文字、聲音、影像等方式呈現(xiàn)在顯示屏上[2]。
2.2 有線電視網(wǎng)絡(luò)中數(shù)字電視關(guān)鍵技術(shù)
多媒體開發(fā)庫技術(shù)(SDL)和數(shù)字點(diǎn)數(shù)傳輸技術(shù)是數(shù)字電視的關(guān)鍵技術(shù)。SDL技術(shù)具有較強(qiáng)的抗干擾能力,可以保證信號(hào)的完整性,并將數(shù)據(jù)包信息內(nèi)容以矩形高速流的形式展現(xiàn)出來。SDL技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電視中,既可以有效提高信號(hào)傳輸速率,又可以排除多種因素的干擾,增強(qiáng)信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性、安全性及準(zhǔn)確性,在協(xié)議數(shù)據(jù)單元、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、數(shù)據(jù)包交換協(xié)議方面應(yīng)用效果比較明顯。并且,SDL還可以針對(duì)突發(fā)性錯(cuò)誤做出迅速反應(yīng),保證信號(hào)傳輸前后的一致性。在數(shù)字點(diǎn)數(shù)傳輸方面,實(shí)現(xiàn)方式主要有HFC網(wǎng)絡(luò)傳輸和AM-VSB頻分復(fù)用兩種,可以以頻率作為依據(jù),根據(jù)信號(hào)形成相應(yīng)類型的節(jié)目。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)捻樌瓿?,使其符合HFC網(wǎng)絡(luò)傳輸要求,在傳輸之前要對(duì)其進(jìn)行編碼和調(diào)制處理,這樣還可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)分路傳輸,避免信號(hào)之間出現(xiàn)相互干擾現(xiàn)象。在高頻載波中應(yīng)用HFC網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù),可以用光纖線路和電纜線路兩種方式完成信號(hào)傳輸,有效的保證了信號(hào)的完整性和真實(shí)性。
3 結(jié)語
將數(shù)字電視技術(shù)應(yīng)用于有線電視網(wǎng)絡(luò)中,既是有線電視的必然發(fā)展方向,也是滿足人們對(duì)有線電視功能需求及服務(wù)質(zhì)量日漸提高的必要措施。經(jīng)過近些年的實(shí)踐應(yīng)用,數(shù)字電視已經(jīng)受到了越來越多人的認(rèn)可和歡迎,有線電視重新煥發(fā)了活力,在信息傳播方面所發(fā)揮了作用越來越重要。但是,數(shù)字電視部分技術(shù)尚不成熟,在實(shí)踐應(yīng)用過程中還存在一些問題有待解決,所以仍需要加大對(duì)數(shù)字電視技術(shù)的研究力度。
參考文獻(xiàn)
丹麥奧爾堡大學(xué)、麻省理工學(xué)院和加利福尼亞理工學(xué)院的研究人員認(rèn)為,如果能夠改善TCP/IP協(xié)議中數(shù)據(jù)包錯(cuò)誤校驗(yàn)修正的方法,互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸可以變得更快、更安全。這是由于錯(cuò)誤校正會(huì)減緩數(shù)據(jù)的傳輸效率,因?yàn)樵诙鄶?shù)情況下,數(shù)據(jù)塊不得不多次傳輸。
研究人員正在考慮用一種新的數(shù)學(xué)方法來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的錯(cuò)誤校正方式,具體辦法是由公式精確計(jì)算出哪個(gè)部分的數(shù)據(jù)出現(xiàn)了傳輸錯(cuò)誤,然后再單獨(dú)傳輸該部分?jǐn)?shù)據(jù)。相比傳統(tǒng)每個(gè)數(shù)據(jù)包都要校正的方式,使用新技術(shù)后對(duì)于提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率無疑會(huì)有幫助。
Steinwurf就是這樣一家公司,致力于推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。其CEO Janus Heide和奧爾堡大學(xué)電子工程專業(yè)教授Frank Fitzek舉了一個(gè)汽車通過十字路口的例子來說明新技術(shù)所帶來的變化。他們說,采用該技術(shù)后,汽車可以同時(shí)從四面八方駛?cè)肼房?,而無需考慮互相禮讓。因?yàn)闆]有交通信號(hào)燈,路口的通行效率也會(huì)更高。
據(jù)悉,整個(gè)流程的關(guān)鍵在于網(wǎng)絡(luò)編碼和解碼,也稱為RLNC或隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼。目前,Steinwurf公司已經(jīng)為RLNC技術(shù)申請(qǐng)了專利,并計(jì)劃將該技術(shù)出售給相關(guān)硬件設(shè)備制造商。
根據(jù)Steinwurf的報(bào)告顯示,使用該技術(shù)后數(shù)據(jù)傳輸效果提升明顯。在實(shí)際測試中,他們先后采用傳統(tǒng)方式及新技術(shù)下載一段4分鐘時(shí)長的視頻,通過測算,使用該技術(shù)后下載同一段視頻所用的時(shí)間比使用傳統(tǒng)方式快5倍。Fitzek表示該技術(shù)可應(yīng)用于人造衛(wèi)星、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等多種場景。
當(dāng)然,事情有利也有弊。拋棄TCP/IP協(xié)議使用新技術(shù)后,盡管互聯(lián)網(wǎng)將變得更快,但伴隨而來的則是復(fù)雜性的上升,而且這將比你在Windows系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)話框中看到的TCP/IP協(xié)議堆棧復(fù)雜得多。
總的來說,這是一項(xiàng)有趣的技術(shù)。對(duì)于由重復(fù)數(shù)據(jù)發(fā)送所引起的網(wǎng)絡(luò)傳輸效率降低等方面的問題,其卻有幫助。在當(dāng)下這個(gè)追求效率的時(shí)代,每一種能夠提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率的解決方案都值得嘗試。
除此之外,該技術(shù)還可以使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)變得更加智能。這是因?yàn)樵赥CP/IP協(xié)議中,數(shù)據(jù)只能通過相同的路徑進(jìn)行傳輸。而在實(shí)施網(wǎng)絡(luò)編碼后,數(shù)據(jù)能夠被路由至多個(gè)不同的路徑,甚至同時(shí)路由至多個(gè)路徑,從而使數(shù)據(jù)傳輸更有效、更安全。
如果你想理解其中的專利技術(shù),包括數(shù)學(xué)方程式如何應(yīng)用,以及他們?nèi)绾喂ぷ鳎蛟S還有些困難。不過如果你想進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌握其中的技術(shù),F(xiàn)itzek承諾會(huì)提供技術(shù)培訓(xùn)課程,而且Steinwurf公司也會(huì)在其網(wǎng)站提供詳細(xì)的文檔資料。
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