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無線傳感器網絡中計算機網絡編碼技術的應用分析論文
[摘要]近年來伴隨著科學技術的迅猛發(fā)展，無線傳感器的應用頻率迅速增加，在一定程度上加快了我國國民經濟的發(fā)展速度，但是與此同時，我們要認識到無線傳感器應用過程中存在的不足，通過加快計算機編碼技術應用的方式，整體提高無線傳感器的應用水平與效果，更好地為社會發(fā)展所服務。筆者根據個人多年來相關行業(yè)的實際工作經驗，先對無線傳感器網絡以及網絡編碼的研究現狀進行簡要論述，繼而詳述無線傳感器網絡中計算機網絡編碼技術的應用，希望能夠有效提高無線傳感器的功能及可靠性。
[關鍵詞]無線傳感器；計算機網絡編碼；現狀；應用
中圖分類號：TU323文獻標識碼：A文章編號：1009-914X（2017）45-0015-01
前言
現階段，雖然無線傳感器的應用頻率非常高，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)了網絡編碼技術，能夠在降低網絡能量消耗的同時，提高網絡吞度量，并增強網絡安全性，因此在一定程度上推動了無線傳感器網剛落的進一步發(fā)展。為了讓該技術充分發(fā)揮作用，我們應加快推進編碼技術的發(fā)展，下面我們進行詳細論述。
一、無線傳感器網絡及網絡編碼的發(fā)展現狀
無線傳感器網絡從上個世紀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，人們對無線傳感器網絡予以更多重視，加快了無線傳感網絡的研究、應用進度。在實際的應用過程中，無線傳感器具有靈活性強、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，大量先進技術裝備的投產、應用就有無線傳感器網絡的功勞。通信技術的快速發(fā)展，帶動了網絡編碼技術的日益成熟，在為有效應用網絡編碼技術前，我們都是通過一條通信鏈路來實現計算機網絡中的通信，而在應用了網絡編碼技術后，我們就可以在信息的傳輸過程中根據自身需求進行處理，繼而實現網絡吞吐量的大幅度提高。從理論上講，通過應用網絡編碼技術能夠在網絡吞吐過程中將將硬件設施的全部潛力發(fā)揮出來，此外網絡編碼技術的應用還能夠改善信息傳輸過程中的負載平衡、減少信息傳輸延時，而且無線傳感器網絡的廣播特性使得網絡中同一節(jié)點匯聚的數據總量大幅度提高，給無線傳感器網絡提供了更多的編碼機會。
二、無線傳感器網絡中計算機網絡編碼技術的應用
1.節(jié)點協同通信技術
在無線網絡中協同通信技術的重要性毋庸置疑，而且在操作過程中節(jié)點協同通信技術能夠利用多個單天線點構成虛擬多天線陣列，能夠極大幫助分集增益。由于該技術結合了中繼通信以及MIMO系統，因此該技術在協同傳輸中的性能更加優(yōu)越。在無線傳感器網絡中，由于存在點電路能耗以及傳輸能耗，因此按照協同MIMO理論，在一定距離后，會產生比直接傳輸更好地性能，但是會造成頻譜效率下降，通過引入網絡編碼技術能夠有效提高網絡頻譜效率及網絡吞吐量。
2.單向協同網絡編碼技術
如果節(jié)點無法正確譯碼其中任意一個源節(jié)點信息，則表明系統程序已經存在中斷問題，如果系統使用了單向協統計數，則可以獲得與未使用網絡編碼技術相同的分集度，但是考慮到兩個節(jié)點到目的節(jié)點的傳輸，我們需要每個節(jié)點都結合對應的中斷節(jié)點來確定協同節(jié)點，從而協助每個節(jié)點到個目的地的節(jié)點。我們能夠發(fā)現，在使用自己適應的譯碼進行轉發(fā)時，如果協同點對其中一個節(jié)點譯碼不正確還能夠通過轉發(fā)另一個節(jié)點的信息，并不會造成頻譜資源的嚴重浪費。
3.雙向協同網絡編碼技術
在兩個節(jié)點之間交換各自信息之后，就會有多個中繼節(jié)點應用在協同中繼上，網絡編碼進行信息傳輸時大多可以分為兩個階段，第一個階段兩個節(jié)點會將各自信息傳遞到中繼節(jié)點上，第二個階段時，中繼節(jié)點會以協同的方式講這些信息進行轉發(fā)，空時組分碼具有較強的操作性能，因此在無線傳感器網絡中廣泛應用，甚至部分企業(yè)已經將其納入到移動通信標準中。這種操作不僅簡單而且作用性能強，隨著技術的不斷發(fā)展，該技術的未來發(fā)展前景異常廣闊。
4.節(jié)點之間的信息交換技術
在無線傳感器網絡運行過程中，會有很多源之間的節(jié)點信息交換，例如在常見的分布式計算情況下，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)點將信息從無線中廣播到網絡節(jié)點中，這也被稱作閑聊機制。這其中最為重要的就是多源節(jié)點信息交換技術，此外，該技術還能夠在位置感知以及個別節(jié)點的信息交換上發(fā)揮重要作用。如果不使用網絡編碼技術，多源節(jié)點信息交換的過程就會變得異常復雜，而且大量的事實證明其還會消耗大量的時間，至少是使用無線網絡編碼技術的2倍以上，而在使用網絡編碼技術后，網絡吞吐量至少增加50%，明顯天提升了效率，因此對于無線網絡來說，編碼技術異常重要。
5.分布式數據存儲分析
Internet中的數據流向與WSN中的數據流向截然相反，而且在Internet網絡中絕大多數都是從終端網絡上獲取信息，而在WSN中的方法卻不盡相同，WSN中的終端設備想網絡提供有效信息，但是卻存在一定的問題。特別是這些終端設備中大多使用微型化的傳感器節(jié)點，因此容量有限，特別是野生動物跟蹤、自然災害管理、建筑監(jiān)測、軍事管理方面的應用過程中，會以數據為中心對數據存儲性能提出更高的要求，通過網絡編碼技術的使用，能夠為分布式數據存儲帶來新的發(fā)展契機，其未來必定會在性能方面有飛躍式的進步。
三、計算機網絡編碼技術對無線傳感器網絡的積極影響
現階段我們衡量移動無線網絡傳輸效率主要有兩個標準，一個是單位時間內傳輸過程中的通過量，另一個是信息、數據傳輸過程中的能量利用率。現階段，各國科研人員都已經將信息傳輸方向的研究重點放在提高網絡吞吐量以及能量利用率的提升上面，從這些研究內容我們發(fā)現網絡編碼技術的重要性，其對無線傳感器也產生了積極地影響，主要反映在下列三個方面，分別是：
1.增加網絡吞吐量
通過網絡編碼技術能夠充分發(fā)揮網絡硬件設施的性能，而且網絡編碼技術還能夠充分發(fā)揮傳感器網絡中數據的傳輸功能，進而實現網絡吞吐量的提升。
2.提高傳輸安全性與可靠性
通過網絡編碼技術的使用，能夠在信息、數據的傳輸過程中最大化的弱化、降低失效節(jié)點對信息傳送能力的影響，繼而實現無線傳感器網絡魯棒性以及容錯性的提高，而且由于數據都經過了編碼，因此有效避免不法分子的竊取與監(jiān)聽，而且由于編碼技術是將原始數據包進行線性組合，因此還避免了給網絡增加負擔，提高了整個網絡的私密性和安全性。
3.增加數據聚合效率
無線傳感器中含有大量的節(jié)點，因此在數據匯總過程中會產生巨大的數據流，因此說恰當的匯總方式對網絡運行效率有著重要意義。在采用網絡編碼技術后，普通節(jié)點不再需要進行解碼，而sink節(jié)點還能夠以較高的概率進行數據包重組，因此說網絡編碼技術能夠能夠大幅度提高聚合效率。
四、結論
綜上所述，當前社會電子科學技術的發(fā)展，我們急需打破傳統網絡的局限，進一步提升無線傳感器網絡的性能與優(yōu)勢，而通過網絡編碼技術的使用，進一步加速在數據傳輸、存儲方面的發(fā)展，繼而實現信息社會的健康發(fā)展。
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