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中大研網絡編碼技術 強化傳輸效率配合智慧燈柱發展

《施政報告》提出引入「多功能智慧燈柱」作為本港智慧城市發展藍圖的重點項目之一。香港中文大學日前發表工程學院團隊研發的分批稀疏編碼 (BATS code) 技術,該技術經過編碼和解碼程序,能夠增加網絡容量和解決無線通訊過程中數據丟失的難題,大幅提升網絡的傳輸速率,有助物聯網、霧運算等新科技發展,同時亦能為智慧燈柱的部署提供支援。

由香港中文大學(中大)工程學院卓敏信息工程學講座教授兼網絡編碼研究所聯席主任楊偉豪教授及其團隊研發的分批稀疏編碼(BATS code),是目前最成熟的網絡編碼技術之一,經過編碼和解碼程序,能夠增加網絡容量和解決無線通訊過程中數據丟失的難題,大大提升網絡的傳輸速率。

團隊指技術有助物聯網 (Internet of Things, IoT)、霧運算 (Fog Computing) 等新科技發展,以及改善水底、人造衛星以至災區的數據傳輸,打破地域環境的限制。團隊目前正向工程學國際權威組織「電機及電子工程師學會」(IEEE) 申請將 BATS Code 納入國際通訊的編碼標準。

簡化編/解碼程序 傳輸速率增五成

傳統的網絡編碼涉及繁複的運算方法,每當信息經過一個無線鏈路,例如路由器,數據都有所損耗及流失,最常見的現象是通過流動網絡觀看網上影片時,出現「起格」(畫面不流暢)或延遲情況,正是因為數據丟包 (Packet loss) 造成。

楊教授及其團隊花七年時間研發出 BATS code,成功簡化編碼和解碼程序。其理論是用編碼器取代路由器,發送信息的「憑據」(evidence),而非整個信息,編碼接收器收到「憑據」後便重組還原信息,令網絡通訊更有效率、可靠、穩定和安全。以一個包含兩個中繼節點和三個無線鏈路的線型網絡為例,相比傳統線型網絡,BATS code 可以提升 56% 的傳輸速率及減少 29% 的整體數據流失。

BATS code 不但克服了數據流失的問題,其對硬件的計算能力和緩存的需求並不高,低耗能的通訊器材已足夠應付。測試顯示,BATS code 在具有數百至一千跳(即中繼節點或無線鏈路的數目)的無線網絡中進行通信,數據傳輸仍維持高效流暢;換言之,將 BATS code 應用在電燈柱上,可毋須增設 Wi-Fi 發射站或額外鋪設光纖網絡,燈柱收集的數據也能快速傳輸至終端機,供市民及分析統計之用。此外,BATS code 能夠同時處理龐大數據,更有低延遲和較小儲存要求等優勢,是建構智慧城市的理想技術。

跨領域合作應用新技術

BATS code 已取得歐美等地多項專利,楊教授的團隊亦與各地電子基建供應商接洽,磋商應用,包括:與香港應用科技研究院探討如何實現智慧燈柱;聯同北京航天科技單位將 BATS code 應用於衛星通訊上;與加拿大新斯科舍省 (Nova Scotia) 的大學合作,計劃將技術套用在水底的聲波傳輸 (Acoustic Signals) 網絡,用以監察當地一個民用水底基建項目的運作情況。

楊教授期望 BATS code 未來可配合熱汽球,在偏遠山區搭建空中的無線網絡,或配合航拍機進入災區,即時傳輸現場數據,協助緊急救援。同時,楊教授的研究團隊正與不同地域的工業界合作推動雲端運算的延伸概念 - 霧運算架構,目標是將運算需求分層次、分區域處理,化解可能出現的網路擠塞現象。他指,霧運算和物聯網有密不可分的關係,例如工業及醫療用的智能機械人、車聯網 (Internet of Vehicles,IoV),都是物聯網的發展領域,而中大研發的 BATS code 技術,是實現 IoT 關鍵的一環。

 

Tags :5GBATS codeiot
Ken Li

The authorKen Li

世事洞明皆學問,人情練達即文章。