互聯網經常被喻為信息的超級高速公路,不是完全沒有道理。在虛擬的網絡中,動輒以MB(Megabyte),甚至TB(Terabyte)或PB(Petabyte)計的信息川流不斷,其間於交匯點停停進進,傳播途徑由路由器控制支配。
和鋼筋水泥造的公路一樣,信息的超級高速公路也不是常常暢通無阻的。現實的道路固然長度及寬度有限,信息公路亦然,其傳輸容量也有上限。當兩個載體(不管是車輛或信息數據包)於交匯點相遇,只有其一可先行通過,另一則必須停留等候。由此可見,交通流量愈大,擠塞的情況也愈見頻繁。所以,每當熱門的音樂會或足球比賽門券在網上公開發售的一刻,你總是上不到網,你便知道在信息公路上有着上千甚至上百萬的人與你爭路,出現了「堵車」現象。
在現今人人相互連結的世界,大量用家同一時間維繫於同一個網絡,最突出的例子是如迷宮般的互聯網了。下圖是多點傳送傳播網絡的一個基礎模型。
假設信息來源s經由不同路線把信息X及Y分別傳送至t2及t1,標上數字的交點(我們可視之為路由器)便是信息儲存及轉發之處。每條線代表在特定時間內可傳送一個位元信息的渠道(亦即其傳輸容量)。X和Y的傳輸路徑可如下表示:
X: s—1—3—4—t2
Y: s—2—3—4—t1
顯然而見,交點3及4是瓶頸所在,由於容量所限,X和Y總共兩個位元的信息不能同時通過。
在2000年,包括現為中文大學卓敏信息工程學講座教授的楊偉豪教授及同屬中大的李碩彥教授在內的一群信息理論專家,提出一個全新的傳播網絡傳輸模型;他們認為網絡的中轉點並不一定要原原本本地把信息送出,而是可以把信息內容經合併編碼才傳送,以盡用頻寬的容量。簡言之,只要把數據包的內容加上線性組合的編碼,便可做到。
看看下圖,當X及Y兩項信息傳至交點3,X和Y被編碼為新的一個一位元的信息X+Y,再傳至交點4,續往其目的地t2及t1。如此一來,既不會超逾渠道的容量,也不會延誤傳輸。當信息傳至終點,只要有足夠的線索或指示,即可重組原來的信息內容。這樣,不但處理信息能力大大提高了,因遺失信息數據而不能重組原來信息的風險也相對減低,傳輸變得更安全可靠。互聯網瀏覽者遇到上網沒回應而需要重新下載圖文的機會也將減少。就傳輸效率而言,編碼肯定勝過路由。