معرفی کدینگ شبکه و کاربرد آن در شبکه های نقطه به نقطه، همه پخشی و حذفی
چکیده
کدینگ شبکه در سال 2000 به عنوان رویکرد جدیدی در ارسال اطلاعات در شبکه های کامپیوتری مطرح شد. در این رویکرد، اطلاعاتی که در شبکه منتقل می شود را به صورت بردارهایی در میدان محدود در نظر می گیرند. با این نگاه جدید به بسته ها، مسیریاب ها تنها نقش سوییچ کردن بسته ها را به عهده ندارند، بلکه می توانند بسته ها را کد کرده و سپس ارسال نمایند. قبل از سال 2000 نیز مفهوم پایه ای کدینگ شبکه، یعنی کدکردن بسته ها در مسیریاب ها در چندین مقاله مطرح شده بود. اما ایده های مطرح شده، چندان مورد استقبال قرار نگرفتند. علت این عدم استقبال نیز نوع نگاه و نحوه کاربرد کدینگ شبکه بود. در واقع قبل از سال 2000، کدینگ در مسیریاب ها به عنوان ابزاری برای مقابله با خطا و یا کاهش تاخیر مطرح بود، اما در این سال نشان داده شد که کدینگ شبکه حتی در یک شبکه با کانال های مطمئن، بدون خطا و بدون تاخیر نیز می تواند مفید باشد. در اولین قدم، این کار منجر به افزایش گذردهی شبکه می شود. پس از آن تحقیقات زیادی درباره چگونگی کدینگ و اثر کدینگ شبکه بر پارامترهای مختلف شبکه مانند گذردهی، عدالت، قابلیت اطمینان، مصرف توان و ... انجام شده است. در این پایان نامه ابتدا به معرفی کدینگ شبکه پرداخته می شود. پس از معرفی ، مروری اجمالی بر روش های مختلف کدینگ انجام می گیرد و خصوصیات کد های ?، کدینگ خطی و کدینگ خطی تصادفی بیان می شود. در ادامه کاربرد کدینگ شبکه در شبکه های همه پخشی مانند شبکه های بی سیم بررسی می گردد. روشن می گردد که چگونه یک شبکه همه پخشی، بستری مناسب برای پیاده سازی ایده کدینگ شبکه فراهم می کند و در همین راستا کدینگ شبکه آنالوگ به عنوان روشی جدید که قابل پیاده سازی در شبکه های همه پخشی است معرفی می شود. پس از آن به بررسی نقش کدینگ شبکه در شبکه های حذفی پرداخته و عملکرد آن با دو روش دیگر مقابل با حذف، یعنی ارسال مجدد و کد های فواره ای مقایسه می شود. پس از این مقایسه سعی می شود بررسی دقیق تری راجع به مشکلات کدینگ شبکه در مقابل با حذف انجام گیرد. در این قسمت با نگاهی جدید، نقش کدینگ شبکه را در کاهش طول صف های شبکه بررسی کرده و الگوریتمی جدید برای ارسال بستهها روی یک کانال حذفی همه پخشی با استفاده از کدینگ شبکه ارائه می شود. الگوریتم ارایه شده در مقایسه با الگوریتم مطالعه شده، پیچیدگی بسیار کمتری دارد، همچنین حد اکثر تاخیر بسته ها محدود شده است. علاوه بر آن به فیدبک کمتری نیاز دارد. در مقابل الگوریتم پیشنهادی دقیقا به ظرفیت کانال نمی رسد بلکه تا حدود قابل قبولی به ظرفیت نزدیک می شود در حالیکه الگوریتم مطالعه شده نرخ بهینه است و دقیقا به ظرفیت دست می یابد.