分批稀疏碼

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。