CCCN2010报告混沌在络传输应用层的数字喷泉编码技术中.ppt
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1、,CCCN2010报告 混沌在网络传输应用层的数字喷泉编码技术中的应用,报告人:陈增强 单位:南开大学 2010年10月,混 沌 简 介,混沌是确定性非线性系统所表现的随机行为的总称它的轨道有界;但却不是固定点,周期轨,极限环或是准周期轨具有对初始条件敏感,内随机性,遍历性等特征 出现在自然科学和社会科学的几乎各个领域,数字喷泉码产生的背景 数字喷泉码实现的各个发展阶段数字喷泉码的研究现状混沌在数字喷泉码中的应用研究的意义和主要工作,混沌在数字喷泉码中的应用研究,数字喷泉码产生的背景,因特网上数据的可靠传输已成为人们研究的一个热点问题. 目前, 大多数网络通讯通过运用合适的通讯协议来保证传输的
2、可靠性, 例如TCP/IP协议TCP协议把数据处理成有序的数据包,并利用发送确认信息和重传丢失的数据包的方法来保证传输质量。 引发的问题:服务器的负荷过重, 网络拥塞,在有些情况下, 网络根本没有发送反馈信息的条件, 例如有些无线网络和卫星通讯网络,什么是数字喷泉码?,数字喷泉码的编码方法可以由原始数据包生成任意数量的编码包, 而接收方只要收到其中任意 m 个编码包, 即可通过解码以高概率成功恢复全部原始数据包。一般情况下, 这里的 m 略大于 k , k是原始数据的长度。,数字喷泉码的特点,单向传输,不受丢包率影响,纠错能力强快速编码和解码算法,具有线性编解码复杂度的新型随机编码方式。与码率
3、无关 ,由原始数据包生成任意数量的编码包支持异步接入,且与多种编码技术和传输协议兼容,应用:多播,并行下载,视频流,无线网络等领域,数字喷泉码的发展,J. Byers, M. Luby 1等人于1998 年首次提出数字喷泉的概念, 但当时并没有给出现实可行的喷泉码设计方案。 M. Luby、A. Shokrollahi 等人联合创立了Digital Fountain 公司, 以推广数字喷泉概念的实际应用。,2002 年, M. Luby 2 提出了第一种现实可行的喷泉码LT (Luby transform) 码。在学术理论日渐完善的同时, 喷泉码也日益受到产业界的关注, 获得了越来越多的实际应
4、用。,目前, 一种由Digital Fountain 公司设计的系统Raptor 码 3 已经被DVB- H 标准和3GPP 组织的 MBMS 标准采用, 并且正在参与其他多项国际标准的制定。,数字喷泉码实现的各个阶段,Reed-Solomn (RS)码:编码在有限域上的操作限制了生成的编码的数目;对于数目较大的 k 和 m,其编码算法的复杂性令人望而却步,Tornado 码(1998年):从严格意义上讲还不是数字喷泉码,因为其每次编码生成的包的数目是事先确定并固定不变的,这与喷泉码的初衷相悖。但是它以其稀疏不规则随机二分图和以异或操作来定义边的思想成为了后来的 LT 码和Raptor 码的先
5、驱。,LT 码(2002年):M. Luby 提出的 LT 码是第一种实用的数字喷泉码, 具有简单的编译码方法以及较小的解码开销和编解码复杂度, 为喷泉码的进一步发展奠定了基础。,Raptor 码(2006年):A. Shokrollahi 设计的 Raptor 码是目前数字喷泉码的最好的实现。生成每个编码包需要的运算量是一个与 k 无关的常数, 而成功解码 m 个编码包获得 k 个原始数据包需要的运算量是一个关于 k 的线性函数。,数字喷泉码的研究现状,研究工作主要分为两个方面:,一方面致力于从理论上分析和提高喷泉码的性能,例如:提出严格分析LT码的模型6 。设计了一种优化算法的方法来寻找使
6、LT码性能最好的度分布7 从解码算法入手,利用接收到的编码包所含的冗余信息,来提高LT码的成功解码概率 从理论上验证了用伪随机数发生器实现的LT码的性能和理论上差别不大9分析在更现实的通信信道环境下,LT码和Raptor码的纠删率与编码包长度之间的依赖关系10 。,数字喷泉码的研究现状(续),研究工作主要分为两个方面:,另一方面致力于数字喷泉码的应用研究 ,例如:Raptor codes在无线广播系统中的可靠下载12和手机广播网络中的多媒体可靠下载13中的应用 将基于数字喷泉码的协议与基于TCP协议在拥塞情况下的通信效果进行比较 存储系统14, 视频编码15,流媒体技术16,无线传感网络17等
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