分批稀疏碼

楊偉豪(左) 及楊升浩教授
楊偉豪(左)及楊升浩教授,楊升浩在中大取得博士學位前,曾於天津南開及北京大學取得學士及碩士學位。現為深圳中大助理教授。

電腦J手記

上期報導,中大楊偉豪教授獲頒2021年度電子工程師學會(IEEE)理查德•漢明獎章(Richard W. Hamming Medal),表揚開拓網絡通訊和BATS網絡編碼等方面貢獻。楊教授是獎項自1988年創立以來,首位獲獎亞洲學者。

楊偉豪教授傳來連結,IEEE頒獎禮中特別提及BATS通信技術研發成果。楊教授與深圳中大教授楊升浩亦在科學園成立有一家初創n-hop Technologies,專門發展BATS網絡編碼,較早前已在智慧燈柱上試驗,最新則在大嶼山郊野公園提供 Wi-Fi 服務。n-hop係科學園Incu-Tech成員,未來應有更多應用場景出現。

無線電波訊號傳送時會衰減,傳送距離有一定限制,可以無線多跳網絡(Multi-hop network)接力傳送,但每經一次節點數據包有一定丟包(Packet loss)問題,通常超過5至6節點,傳送數據就大減,n-hop就係通過網絡編碼原理,減少多跳網絡數據包流失,楊升浩亦係楊教授高足,n-hop其中一位發明人。

安眺科技應用在加強Wi-Fi傳送服務楊教授話 BATS亦可用在物聯網上,應用前景廣泛。

以往網絡只有路由,數據包通過路由器(Router)在網絡傳輸。傳統觀念數據傳輸是係一種為物流概念,由路由器搬運數據。但網絡編碼打破上述觀念,網絡編碼理論認為,在網絡中間節點使用編碼就可增加網絡通信容量不過節點亦須一定運算能力。例如利用「隨機線性編碼」網絡編碼計算,證明可讓多跳網絡的通訊速率不再受鏈路上節點數目增多受丟包影響。但隨機線性編碼太過複雜性,難以在物聯網設備,尤其各類小記憶體設備上大規模應用。

物聯網每個節點通常只有好少記憶體運算能力,加上功耗限制,好難採用「隨機線性編碼」上述兩位教授研發出高效網絡編碼,稱之為「分批稀疏碼」(BATS),特點係源節點將數據檔案編碼成分批的數據包,數據包在網絡傳輸,並且中間節點進行再編碼。通過再編碼過程抵抗數據包丟失,節點可高效解碼再收到數據包。

BATS優點包括高吞吐率、低延時、低編碼複雜度、加上對轉發節點存儲要求不高,所以適合在物聯網上應用。網絡編碼可應用在無線(例如藍芽、Wi-Fi、ZigBee),中程無線(LTE或者5G),遠端無線(例如衛星通信 VSAT)或水下通信(聲學、光學)上應用

不過相信呢種技術最大應用前景,可能係解決鄉郊無線網絡覆蓋率不足問題,以「分批稀疏碼」快速為偏遠地區提供無線數據傳輸。

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