【IT168专稿】8月29日上午，在中国计算机学会主办的“网络编码与下一代网络”专题报告会上，来自清华大学的樊平毅教授做了主题为《无线通信中基于网络编码的中继组播技术》的精彩演讲。

　　作为清华大学博士生导师的樊教授，于1994年获得清华大学博士学位。先后在香港科技大学和美国特拉华大学进行学术研究。目前担任多份国际学术杂志的主编、编委或评论员。出版著作四部，在国际期刊和学术会议上发表论文150余篇，获国际和国家发明专利17项，荣获IEEE 无线通信与网络国际会议WCNC2008非常好的论文奖。目前主要从事无线网络编码、网络信息论以及量子信息论方面的研究。

　　目前无线通信技术发展非常迅速。考虑到无线网络环境的复杂性和多变性，对网络中数据的安全、高效的传输成为了重要需求。而无线网络编码(网络编码技术在无线通信领域的应用)作为一项新兴技术，在未来的通信系统中，可能占据重要的位置。

　　一、“蝴蝶”效应，无线网络编码实现了最大流传输的理论极限。

　　如图所示，在蝴蝶网络中， S1和S2分别传输1比特到目的节点R1和R2(R1和R2都要获得x1和x2)。传统的路由方式下，节点C一次只传送1比特到D，D也只能发送1比特到E和F。因此，C和D之间不得不传送两次，而E、F节点共收到3比特的数据，平均速率是1.5比特/单位时间。

　　而在新的网络编码模型中，同样的传送要求，在C节点，先进行编码处理，将x1和x2的异或值传送到D，然后在分别传给E和F。而E、F端通过解码(根据以获得的x1或x2，结合x1+x2，来解码出x2或x1)。这样，C、D间只需要传递一次数据，因而平均速率为2比特/单位时间。

　　二、节省时隙，提高频谱效率模式。

　　如图所示，在传统模式中，A和B间的数据传输，为了保障相互间没有干扰，我们需要划分成4个步骤进行传输处理。而通过网络编码技术，也就是我们上面提到的蝴蝶网络的例子，在收到A和B的信号后，基站不需要分批传递给对方，而只需要对信息内容x和y进行编码，将x+y发送到A和B，A和B根据以后的信息，解码出对方的内容。众所周知，目前无线的频谱资源非常稀缺，如果这一技术能投入实用，将会对未来通信系统带来巨大的好处。

　　三、多终端协作，颠覆“存储-转发”模式。

　　如图所示，在传统的路由机制中，需要将数据从S1和S2发给D1和D2。作为中继点R，需要将S1发送的数据a储存后，转发给D2，同样将数据b储存后转发给D1。这样的效率是很低的(原因我们在蝴蝶网络里分析过)。而通过网络编码后，R节点将a+b分发给D1和D2，网络传输速率得到很大提升。

　　四、容错能力，网络编码下的鲁棒性设计

　　如图所示，在S点要传递数据a和b到目的地D。R1和R2两个中继点分别传输数据a、数据b。而中继点R3将通过网络编码的数据a+b传递到D。这样，无论R1还是R2线路，在传递过程中出现故障，都可以通过R3传递来的a+b数据，来解码出缺失的部分。这样，就提高了网络的容错能力(鲁棒性)。

　　五、多用户ARQ(自动重传请求)，一次解决所有人的问题。

　　如图所示，当发送端S向用户D1和D2传送一组数据时，如果分别出现丢失的情况，D1和D2会自动将丢失的部分请求重传。传统方式下，会对每个用户的请求排队后，将各自的缺失部分进行重新传递，效率较低。在网络编码模式下，在上图的例子里，只需要将数据“1”和数据“3”进行编码后，将1+3分发给D1和D2，一次性解决了所有用户的请求。

　　六、协同网络编码，中继模型里的容错能力。

　　NCBC(协同网络编码)用于处理网络传送中的丢帧情况。例如，从信号源发出一个长度为10的数列，分别到目的地d1、d2以及中继站r。由于网络问题，导致分别有数据丢失。这时候，d1和d2会将丢失的信息发送给中继r，请求补充。r在收到后，首先将自己也没有收到的数据(1和10)排除，请求信号源进行重发，而对于d1和d2共同缺失的数据(7)，进行分发，最后，对于d1和d2各自缺少的部分(3、4、5、9)，进行编码后，分发给d1和d2，然后有各自直接获取或解码获取。