無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的應(yīng)用分析論文

　　[摘要]近年來伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，無線傳感器的應(yīng)用頻率迅速增加，在一定程度上加快了我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度，但是與此同時(shí)，我們要認(rèn)識到無線傳感器應(yīng)用過程中存在的不足，通過加快計(jì)算機(jī)編碼技術(shù)應(yīng)用的方式，整體提高無線傳感器的應(yīng)用水平與效果，更好地為社會發(fā)展所服務(wù)。筆者根據(jù)個(gè)人多年來相關(guān)行業(yè)的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，先對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)絡(luò)編碼的研究現(xiàn)狀進(jìn)行簡要論述，繼而詳述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的應(yīng)用，希望能夠有效提高無線傳感器的功能及可靠性。

　　[關(guān)鍵詞]無線傳感器；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼；現(xiàn)狀；應(yīng)用

　　中圖分類號：TU323文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-914X（2017）45-0015-01

　　前言

　　現(xiàn)階段，雖然無線傳感器的應(yīng)用頻率非常高，但是我們也深受其可靠性差等問題的困擾，面對這一問題，科研人員開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)，能夠在降低網(wǎng)絡(luò)能量消耗的同時(shí)，提高網(wǎng)絡(luò)吞度量，并增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性，因此在一定程度上推動了無線傳感器網(wǎng)剛落的進(jìn)一步發(fā)展。為了讓該技術(shù)充分發(fā)揮作用，我們應(yīng)加快推進(jìn)編碼技術(shù)的發(fā)展，下面我們進(jìn)行詳細(xì)論述。

　　一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)編碼的發(fā)展現(xiàn)狀

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)從上個(gè)世紀(jì)九十年代末期開始研發(fā)，起初由于人們投入不足的原因，并未取得顯著的成果，直至21世紀(jì)，人們對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)予以更多重視，加快了無線傳感網(wǎng)絡(luò)的研究、應(yīng)用進(jìn)度。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，無線傳感器具有靈活性強(qiáng)、成本低等優(yōu)勢，在城市交通管理、國防科技、智能家居以及倉儲管理等方面獲得了廣泛的應(yīng)用，并且取得了顯著的效果，例如我國建軍90周年閱兵儀式上，大量先進(jìn)技術(shù)裝備的投產(chǎn)、應(yīng)用就有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的功勞。通信技術(shù)的快速發(fā)展，帶動了網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的日益成熟，在為有效應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)前，我們都是通過一條通信鏈路來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的通信，而在應(yīng)用了網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)后，我們就可以在信息的傳輸過程中根據(jù)自身需求進(jìn)行處理，繼而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)吞吐量的大幅度提高。從理論上講，通過應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)能夠在網(wǎng)絡(luò)吞吐過程中將將硬件設(shè)施的全部潛力發(fā)揮出來，此外網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的應(yīng)用還能夠改善信息傳輸過程中的負(fù)載平衡、減少信息傳輸延時(shí)，而且無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的廣播特性使得網(wǎng)絡(luò)中同一節(jié)點(diǎn)匯聚的數(shù)據(jù)總量大幅度提高，給無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提供了更多的編碼機(jī)會。

　　二、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的應(yīng)用

　　1.節(jié)點(diǎn)協(xié)同通信技術(shù)

　　在無線網(wǎng)絡(luò)中協(xié)同通信技術(shù)的重要性毋庸置疑，而且在操作過程中節(jié)點(diǎn)協(xié)同通信技術(shù)能夠利用多個(gè)單天線點(diǎn)構(gòu)成虛擬多天線陣列，能夠極大幫助分集增益。由于該技術(shù)結(jié)合了中繼通信以及MIMO系統(tǒng)，因此該技術(shù)在協(xié)同傳輸中的性能更加優(yōu)越。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，由于存在點(diǎn)電路能耗以及傳輸能耗，因此按照協(xié)同MIMO理論，在一定距離后，會產(chǎn)生比直接傳輸更好地性能，但是會造成頻譜效率下降，通過引入網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)能夠有效提高網(wǎng)絡(luò)頻譜效率及網(wǎng)絡(luò)吞吐量。

　　2.單向協(xié)同網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)

　　如果節(jié)點(diǎn)無法正確譯碼其中任意一個(gè)源節(jié)點(diǎn)信息，則表明系統(tǒng)程序已經(jīng)存在中斷問題，如果系統(tǒng)使用了單向協(xié)統(tǒng)計(jì)數(shù)，則可以獲得與未使用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)相同的分集度，但是考慮到兩個(gè)節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的傳輸，我們需要每個(gè)節(jié)點(diǎn)都結(jié)合對應(yīng)的中斷節(jié)點(diǎn)來確定協(xié)同節(jié)點(diǎn)，從而協(xié)助每個(gè)節(jié)點(diǎn)到個(gè)目的地的節(jié)點(diǎn)。我們能夠發(fā)現(xiàn)，在使用自己適應(yīng)的譯碼進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，如果協(xié)同點(diǎn)對其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)譯碼不正確還能夠通過轉(zhuǎn)發(fā)另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息，并不會造成頻譜資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。

　　3.雙向協(xié)同網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)

　　在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間交換各自信息之后，就會有多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)應(yīng)用在協(xié)同中繼上，網(wǎng)絡(luò)編碼進(jìn)行信息傳輸時(shí)大多可以分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段兩個(gè)節(jié)點(diǎn)會將各自信息傳遞到中繼節(jié)點(diǎn)上，第二個(gè)階段時(shí)，中繼節(jié)點(diǎn)會以協(xié)同的方式講這些信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，空時(shí)組分碼具有較強(qiáng)的操作性能，因此在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用，甚至部分企業(yè)已經(jīng)將其納入到移動通信標(biāo)準(zhǔn)中。這種操作不僅簡單而且作用性能強(qiáng)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)的未來發(fā)展前景異常廣闊。

　　4.節(jié)點(diǎn)之間的信息交換技術(shù)

　　在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中，會有很多源之間的節(jié)點(diǎn)信息交換，例如在常見的分布式計(jì)算情況下，無論是擁塞控制的交換還是同步信息的交換都會要求信息節(jié)點(diǎn)將信息從無線中廣播到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中，這也被稱作閑聊機(jī)制。這其中最為重要的就是多源節(jié)點(diǎn)信息交換技術(shù)，此外，該技術(shù)還能夠在位置感知以及個(gè)別節(jié)點(diǎn)的信息交換上發(fā)揮重要作用。如果不使用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)，多源節(jié)點(diǎn)信息交換的過程就會變得異常復(fù)雜，而且大量的事實(shí)證明其還會消耗大量的時(shí)間，至少是使用無線網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的2倍以上，而在使用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)后，網(wǎng)絡(luò)吞吐量至少增加50%，明顯天提升了效率，因此對于無線網(wǎng)絡(luò)來說，編碼技術(shù)異常重要。

　　5.分布式數(shù)據(jù)存儲分析

　　Internet中的數(shù)據(jù)流向與WSN中的數(shù)據(jù)流向截然相反，而且在Internet網(wǎng)絡(luò)中絕大多數(shù)都是從終端網(wǎng)絡(luò)上獲取信息，而在WSN中的方法卻不盡相同，WSN中的終端設(shè)備想網(wǎng)絡(luò)提供有效信息，但是卻存在一定的問題。特別是這些終端設(shè)備中大多使用微型化的傳感器節(jié)點(diǎn)，因此容量有限，特別是野生動物跟蹤、自然災(zāi)害管理、建筑監(jiān)測、軍事管理方面的應(yīng)用過程中，會以數(shù)據(jù)為中心對數(shù)據(jù)存儲性能提出更高的要求，通過網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的使用，能夠?yàn)榉植际綌?shù)據(jù)存儲帶來新的發(fā)展契機(jī)，其未來必定會在性能方面有飛躍式的進(jìn)步。

　　三、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的積極影響

　　現(xiàn)階段我們衡量移動無線網(wǎng)絡(luò)傳輸效率主要有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是單位時(shí)間內(nèi)傳輸過程中的通過量，另一個(gè)是信息、數(shù)據(jù)傳輸過程中的能量利用率�，F(xiàn)階段，各國科研人員都已經(jīng)將信息傳輸方向的研究重點(diǎn)放在提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量以及能量利用率的提升上面，從這些研究內(nèi)容我們發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的重要性，其對無線傳感器也產(chǎn)生了積極地影響，主要反映在下列三個(gè)方面，分別是：

　　1.增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量

　　通過網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)能夠充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)施的性能，而且網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)還能夠充分發(fā)揮傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)吞吐量的提升。

　　2.提高傳輸安全性與可靠性

　　通過網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的使用，能夠在信息、數(shù)據(jù)的傳輸過程中最大化的弱化、降低失效節(jié)點(diǎn)對信息傳送能力的影響，繼而實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)魯棒性以及容錯(cuò)性的提高，而且由于數(shù)據(jù)都經(jīng)過了編碼，因此有效避免不法分子的竊取與監(jiān)聽，而且由于編碼技術(shù)是將原始數(shù)據(jù)包進(jìn)行線性組合，因此還避免了給網(wǎng)絡(luò)增加負(fù)擔(dān)，提高了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的私密性和安全性。

　　3.增加數(shù)據(jù)聚合效率

　　無線傳感器中含有大量的節(jié)點(diǎn)，因此在數(shù)據(jù)匯總過程中會產(chǎn)生巨大的數(shù)據(jù)流，因此說恰當(dāng)?shù)膮R總方式對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率有著重要意義。在采用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)后，普通節(jié)點(diǎn)不再需要進(jìn)行解碼，而sink節(jié)點(diǎn)還能夠以較高的概率進(jìn)行數(shù)據(jù)包重組，因此說網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)能夠能夠大幅度提高聚合效率。

　　四、結(jié)論

　　綜上所述，當(dāng)前社會電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們急需打破傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的局限，進(jìn)一步提升無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能與優(yōu)勢，而通過網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的使用，進(jìn)一步加速在數(shù)據(jù)傳輸、存儲方面的發(fā)展，繼而實(shí)現(xiàn)信息社會的健康發(fā)展。

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