基于网络编码技术的无线多媒体技术探究

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【摘 要】随着无线通信技术的快速发展,人们对无线传输的速度和质量要求都有了很大的提高未来无线通信不仅仅是语音业务的传输通道,同时还需要承担大量的高速率数据业务和多媒体业务,因此,如何提高数据传输速率,增加信道容量成为一项亟待解决的问题这里,我们对网络编码技术在无线多媒体技术中的研究进行简单的介绍

【关键字】网络编码；无线多媒体；发展；应用

1引言

虽然我国的通信网络基础设施得到了很大程度的发展,但是,随着经济的快速增长和人民生活水平的提高,人们对无线数据的传输速率和质量提出了更高的要求.同时,随着多媒体技术的迅速发展,流媒体传输业务在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色,因此,高数据量、高速率和高质量的传输要求对无线通信网络技术提出了挑战.目前,通信网络的不可靠传输、信号易衰落和被干扰等特点使其无法满足未来无线数据传输业务的要求.因此,设计一套鲁棒性较高的多媒体传输和差错控制技术是当前多媒体技术发展的关键问题.由于理论上网络编码技术能够使数据速率达到信道容量的最高值,因此网络编码技术成为解决多媒体传输关键问题的必要手段.这里,我们基于网络编码技术对无线多媒体技术的发展和应用进行了简单的探讨.

2网络编码技术简介

网络编码融合了编码与路由信息交换等多种技术,以传统的存储转发技术为基础,通过对接收的数据包重新进行编码融合,能够增加单次的信息传输量,显著提高网络传输的整体性能

在新的结构体系下,通过网络编码能够达到理论上的数量传输最大量,随着我国无线传输速率和质量要求的提高,人们对无线网络编码的研究也越来越重视.网络编码虽然是一种新的技术,但是不会对现有的网络软硬件设备及相应协议产生较大修改.同时还能够显著改善无线传输的能量利用效率和吞吐量,使得传输的安全性和可靠性都得到了保证.

但是,将网络编码应用于多媒体技术中并不简单,需要对无线网络的特点和多媒体传输的要求和特性进行综合分析,例如数据传输的端到端延迟、带宽容量、视频比特率和信道误码率等.因此,根据实际要求设计合理的网络编码方案十分重要.在具体实施过程中,要对采用网络编码技术后的多媒体传输延迟、复杂度和鲁棒性等多个因素进行综合权衡.

3网络编码技术在无线多媒体技术发展中的应用

网络编码能够提高无线传输系统的性能,在网络吞吐量的提高节点能耗的降低和网络鲁棒性的增强等多个方面效果明显,是多媒体传输技术的有力支持下面我们简单介绍网络编码技术在无线多媒体技术发展中的应用现状

3.1多媒体组播

多媒体组播技术能够充分利用无线网络的带宽资源,使得流媒体业务的速率和质量得到了很大的提高.同时,网络编码又能够提高组播网络吞吐量和传输的可靠性,因此人们对流媒体组播中网络编码的应用机制进行了广泛的研究目前,基于流媒体在Ad-hoc网络组播中的低带宽率和高误码率特点,已经提出一种基于网络编码技术的组播优化模型,该技术能够使得无线多媒体传播得到最大的组播速率和有效的差错控制另外,学者们还同时对基于优先级的网络编码视频组播技术进行了研究,应用多入度、多层的组播树模型,保证了无线视频组播系统中优先级网络编码的有效性在此基础上,学者又通过对无线码率的分配和路由进行优化,实现了网络视频组播技术的分布式优化,保证了接收节点可用带宽的最大化,从而能够获得最佳的视频传输效果

3.2多媒体广播

多媒体广播是一种特殊的组播形式,由于无线网络在物理层上本身具有广播特性,因此对流媒体广播传输的实现非常便捷.利用网络编码技术对无线流媒体的广播服务进行优化,已经成为目前无线多媒体技术的研究热点.对于单跳网络中的实时广播,一种合理的方案是在得知哪些数据包丢失以后,不对丢失的数据包本身进行简单的重传,而是对数据包的一个线性编码组合进行重传这样就可以同时恢复多个数据包,从而能够充分利用网络的带宽资源传输数据而对于multi-homed移动终端多媒体业务,可以应用协作对等修复NC-CPR技术来提高MBMS的业务服务质量这种技术使用了结构化的网络编码方案,通过强制编码的系数矩阵结构化,使网络终端在接收不到满秩的无关数据包时,还能够获取部分解码,这中编码方案能够显著提高多媒体传播的鲁棒性,对优化视频或游戏的传输质量具有重要的意义

3.3多媒体单播

通过网络编码技术还能够显著提高无线流媒体单播服务的效率和质量例如,针对多路单播数据流,可以采用基于机会主义的网络编码数据转发技术,这样对提高网络的吞吐量具有重要意义在上述转发技术中,基于无线网络的特点,网络中的每个节点都对通信范围内的数据进行,并定期向邻居广播以通知其缓存的数据内容.这样,通过每个节点的网络编码,就可以使更多节点利用该编码数据包,从而有效提高信息传输的质量和效率.而针对overlay网络,则可以基于网络编码进行多源视频的协作传输,该技术主要是通过一种非系统网络编码技术来提高无线多媒体传输数据的分集性能这对具有源分集与路径分集特征的分布式网络信息传输具有显著的提升效果.同时,我们还可以将无线网中通过中间节点进行信息交换的两个节点看作两个方向相对的单播会话,这样,基于无线网物理层的广播特征,就可以应用网络编码技术实现无线节点的信息交换,从而有效提高无线网络中的多媒体信息传播速率,这对优化流媒体的传输质量具有重要作用

3.4视频会议

基于网络编码技术能够实现高效稳定的多方无线视频会议具体实施过程中,通过将各节点的视频数据与邻居节点到的数据结合起来进行网络编码,然后将生成的数据包发送到基站.如果某节点无法直接从到的数据中提取源数据,则可以请求基站发送更多数据以协助解码.而基站在接到请求后,计算所有请求节点的最大值,并应用广播的方式传输数据.这种方式能够有效保证多方无线视频会议数据信息传输过程中的质量和速率,保证了信息传播的有效性,能够满足视频会议的基本要求.

4结论

随着经济的发展和人民生活水平的提高,人们对无线数据的传输速率和质量提出了更高的要求,而流媒体传输业务在人们的日常生活中也越来越重要.尽管现在网络编码技术在无线多媒体的传输应用研究中已经取得了非常发的进展,但是,到目前为止,大部门的研究还只是停留在理论层面上,而从理论到实践才是事物发展的必然方向.因此,在今后的研究过程当中,要以理论研究为基础,以工程应用为目标来发展网络编码技术,尤其在无线多媒体技术的发展应用方面,要逐步将理论研究应用于实践,这样才能促进网络编码技术的快速发展.