РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДОВ СЕТЕВОГО И ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДИРОВАНИЯ В РАДИОСЕТЯХ

DEVELOPMENT OF A LABORATORY STAND FOR STUDYING THE METHODS OF NETWORK AND ANTI-NOISE CODING IN RADIO NETWORKS

Vasilii Kazmin

student, Department of Automation of production processes, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

Работа представляет структуру лабораторного стенда для исследования методов сетевого и помехоустойчивого кодирования в радиосетях. Выполнен выбор аппаратной конфигурации узлов и устройства для создания преднамеренной помехи стенда с учетом особенностей исследований.

ABSTRACT

The work presents the structure of a laboratory stand for the study of methods of network and error-correcting coding in radio networks. The choice of the hardware configuration of the nodes and the device for creating deliberate interference of the bench was made, taking into account the specifics of the research.

Ключевые слова: сетевое кодирование, помехоустойчивое кодирование, лабораторный стенд, узел, лабораторный радиостенд.

Keywords: network coding, error-correcting coding, laboratory stand, node, laboratory radio stand.

Различные виды кодирования играют важную роль в современных системах передачи данных. Проводные и беспроводные системы передачи уже многие десятилетия используют множество способов кодирования: линейное и канальное кодирование для представления двоичных данных в вид удобный для передачи по каналам связи; помехоустойчивое кодирование для борьбы с ошибками и влиянием помех; скремблирование для придания передаваемым данным свойств псевдослучайности и повышения безопасности передачи и другие. Разрабатываются новые перспективные способы кодирования передаваемых данных, позволяющие уменьшить задержку передачи. К таким перспективным способам относится сетевое кодирование.

Сетевое кодирование основано на формировании линейных комбинаций пакетов данных при помощи поразрядного сложения по модулю 2 на промежуточных узлах сети передачи данных (ПД), с последующей расшифровкой этих пакетов на оконечных узлах (узлах-получателях). Это преобразование позволяет передать данные из двух или более узлов, заменяя последовательную передачу на одновременную. В частности, это обеспечивает уменьшение задержки при передаче данных в радиосети с ретрансляцией пакетов. На рис. 1 представлен принцип сетевого кодирования в радиосети.

Рисунок 1. Сетевое кодирование в радиосети с ретрансляцией пакетов

В обычном методе без сетевого кодирования, как показано на рис. 1а, для передачи пакетов от узла A узлу B через центральный узел необходимо 4 кадра. В случае использования сетевого кодирования, благодаря тому что ретранслятор и узлы выполняют логические операции над пакетами, передача пакетов от узлов занимает всего 3 кадра, как показано на рис. 1б, что позволяет уменьшить задержки передачи. Более того, если при передаче нескольких пакетов применять кодирование с заранее известными получателю коэффициентами, повысится и безопасность передачи, так как определить каждый из пакетов, не зная коэффициентов будет затруднительно.

Сетевое кодирование в значительной мере подвержено влиянию помех. Ошибка, появившаяся в сообщениях на любом из участков маршрута, приведет к полной или частичной потере данных. Следовательно, для эффективной реализации систем с сетевым кодированием необходимо совмещать его с помехоустойчивым кодированием, которое позволит обмениваться информацией в условиях внешних помех. Выбор методов помехоустойчивого кодирования при разработке аппаратного и программного обеспечения систем передачи данных (СПД) требует проведения предварительного численного моделирования, которое позволяет оценить, насколько тот или иной метод кодирования удовлетворяет требованиям технического задания на разработку системы передачи.

В дальнейшем предполагается расширить возможности стенда, модернизировав центральный ретрансляционный узел до маршрутизирующего узла с добавлением новых оконечных узлов и возможностью задавать маршрутные топологии.

Список литературы:

1. Ahlswede R., Cai N., Li S.R., Yeung R.W. Network information flow // IEEE Transactions on Information Theory. 2000. Vol. 46. Iss. 4. P. 1204-1216.
2. Fragouli C., Soljanin E. Network Coding Fundamentals // Foundations and Trends in Networking. 2007. Vol. 2. Iss. 1. P. 1-133.