您好、欢迎来到现金彩票网!
当前位置:秒速快3 > 数据网 >

计算数据网络的总容量是一个众所周知的难题

发布时间:2019-05-31 00:44 来源:未知 编辑:admin

  在早期,信息理论 - 由麻省理工学院校友和未来的教授克劳德香农撰写的1948年具有里程碑意义的论文 - 由纠错码研究主导:你如何编码信息以保证其忠实传播,即使在腐败影响工程师称之为“噪音”?

  最近,信息理论中最有趣的发展之一是一种不同类型的编码,称为网络编码,其中的问题是如何编码信息以最大化整个网络的容量。对于信息理论家来说,很自然地会问这两种类型的编码是如何组合在一起的:如果你想最大限度地减少错误并最大限度地提高容量,那么你应该在哪里编写哪种编码,何时进行解码?

  让这个问题特别难以回答的是,没有人知道如何计算整个网络的数据容量 - 甚至是否可以计算出来。尽管如此,在最近发表于IEEE信息论交易的两篇论文的前半部分,麻省理工学院的MurielMdard,加州理工学院的Michelle Effros和慕尼黑工业大学的已故Ralf Koetter表明,有线网络,网络编码和纠错编码可以单独处理,而不会降低网络容量。在本文即将发表的下半部分,同一研究人员展示了无线网络容量的一些界限,这有助于指导未来的工业和学术界研究。

  典型的数据网络由一系列节点组成 - 可以是因特网上的路由器,无线基站,甚至是单个芯片上的处理单元- 每个节点都可以直接与少数邻居通信。当数据包到达节点时,该节点检查其寻址信息并决定将其发送到的几个路径中的哪一个。

  另一方面,通过网络编码,节点将它接收的分组拼凑在一起,并沿多个路径发送混合分组; 在每个后续节点,它们以不同的方式再次被扰乱。与直觉相反,这可以显着增加整个网络的容量:混合数据包沿多个路径到达目的地。如果其中一条路径拥塞,或者其中一条链路完全失败,则通过其他路径到达的数据包可能包含足够的信息,收件人可以将原始邮件拼凑在一起。

  但节点之间的每个链路都可能有噪声,因此数据包中的信息也需要进行编码以纠正错误。“假设我是网络中的一个节点,我看到一个通信进入,它被噪声破坏了,”电子工程和计算机科学教授梅达德说。“我可以尝试消除噪音,但通过这样做,我现在正在做出一个决定,我可能会更好地采取可能对同一来源有更多观察结果的下游人士。”

  另一方面,Mdard说,如果一个节点只是转发它收到的数据而不进行任何纠错,最终可能会浪费带宽。“如果节点接收到它所具有的所有信号并且没有削弱其表示,那么它可能会消耗大量能量来传输噪声,”她说。“问题是,我要消除多少噪音,以及我要留多少?”

  在他们的第一篇论文中,Mdard和她的同事们分析了这样一种情况,即给定链路中的噪声与通过其他链路传输的信号无关,大多数有线网络也是如此。在这种情况下,研究人员表明,纠错和网络编码的问题可以分开,而不会限制整个网络的容量。

  在第二篇论文中,研究人员解决了给定链路上的噪声与其他链路上的信号相关的情况,大多数无线网络也是如此,因为相邻基站的传输可能相互干扰。这使事情变得非常复杂:事实上,Mdard指出,信息理论家仍然不知道如何量化简单的三节点无线网络的容量,其中两个节点通过第三节点彼此中继消息。

  尽管如此,Mdard和她的同事展示了如何计算给定无线网络容量的上限和下限。虽然边界之间的差距在实践中可能非常大,但了解边界仍然可以帮助网络运营商评估进一步研究网络编码的好处。如果在现实世界网络上观察到的比特率低于下限,则运营商知道理想代码将提供的最小改进; 如果观察到的速率高于下限但低于上限,则操作员知道理想代码可能提供的最大改进。如果即使最大限度的改进只能节省很少的运营费用,运营商也可能会认为对改进编码的进一步研究不值钱。

  “他们证明的分离定理具有根本利益,”香港中文大学网络编码研究所信息工程教授兼联合主任Raymond Yeung说。“虽然结果本身并不令人惊讶,但他们能够在如此普遍的环境中证明结果有些出乎意料。”

  然而,Yeung提醒说,虽然研究人员已经“将一个非常困难的问题分解为两个”,但其中一个问题“仍然非常困难。......这个问题的解决方案是解决另一个难以解决的问题,”他说。“目前尚不清楚这种限制有多紧;需要进一步研究。”

http://talkingwithjon.com/shujuwang/149.html
锟斤拷锟斤拷锟斤拷QQ微锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷微锟斤拷
关于我们|联系我们|版权声明|网站地图|
Copyright © 2002-2019 现金彩票 版权所有