摘 要：基于网络编码的无线传输技术是一个新兴的、高度集成的领域，目前涉及多个学科的综合知识。它包含大量节点，甚至将数千个节点集中在控制无线传输网络系统的监视器上。分布广泛的节点由于环境的多样性和能量的消耗而存在故障发生的可能。本文中笔者针对无线传输技术网络能量和通信容量的限制，提出了一种将多径传输与网络编码相结合的技术，将其引入到无线传感器网络中，以平衡网络负载，整体降低能耗，延长网络生命周期。并且就基于网络编码的无线传输技术进行分析。
关键词：网络编码；无线传输技术；研究
中图分类号：TN919.72 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）03-0060-02
Research on Wireless Transmission Technology based on Network Coding
YAN Xiaohui
（Naval Sergeant School，Bengbu 233012，China）
Abstract：Wireless transmission technology based on network coding is a new and highly integrated field，and now it involves multiple disciplines and comprehensive knowledge. It contains a large number of nodes，and even thousands of nodes are concentrated on the monitor of wireless transmission network system. The widespread distribution of nodes is possible due to environmental diversity and energy consumption. In this paper，aiming at the limitation of network energy and communication capacity of wireless transmission technology，a technology that combines multipath transmission and network coding is proposed，which is introduced into wireless sensor network to balance network load，reduce energy consumption as a whole and prolong life cycle of network. And this research mainly focuses on the analysis of wireless transmission technology based on network coding.
Keywords：network coding；wireless transmission technology；research
0 引 言
基于網络编码的无线传输技术包括多个方面，可指通过无线电波自由空间的无线信号传输、所有类型的非有线通信以及无线电功率无人造导体的电能传输。编码是一种数学技术，可用于提高网络的吞吐量、效率可量测性以及抵御攻击和窃听等而不是简单地将收到的信息节点网络分成几个分组并将其组合在一起进行传输。这可用于获得最大值信息。
1 网络编码系统的分析
1.1 网络编码示例体系
网络编码示例体系通常用于说明其如何优选择途径。两个源节点具有必须传输到两个目的地节点的信息，这两个目的地节点各自边缘只能携带单个值。如果只允许使用路由，则中心链路只能承载单个系统，而不能同时承载两者。假设我们使网络编码体系经过中心；那么其中一个目的地将接收两次。对于正确的目的地，发送时也会产生类似的问题。网络编码使用简单的代码，可以通过中心发送符号的总和同时发送到两个目的地，换句话说，我们是使用公式进行编码。它由目的地接收信号并且可以通过减去这两个值来计算。类似地，正确的目的地将接收另一信号，并且还能够确定二者的区别。由于网络编码是一个相对较新的课题，其在工业中的应用尚有待于进一步研究。与其他编码不同，网络编码由于其狭窄的特定使用场景而不完全适用于所有系统。学者们正试图将网络编码连接到现实世界的应用程序，替代前向纠错和年度报告，使其在具有分组的传统和无线网络中使用，如编码传输控制协议、多用户自动重传请求等。网络编码对窥探、窃听、重放或数据损坏等网络攻击具有强大的抵御能力。实现数字文件分发和文件共享，对信息进行分布式存储。无线网状网络中吞吐量增加，编码感知路由，均可以借助网络编码。空间传感器网络中的缓冲和延迟减小；空间缓冲多路复用，网络编码可减少单跳无线多播传输的分组重传次数，从而提高网络带宽，并实现到移动设备的低复杂度视频流。
1.2 随机线性网络编码
随机线性网络编码是一种简单而强大的编码方案，在网络编码的无线传输技术方案基础之上，它允许使用分散算法来接近最佳吞吐量。节点发送它们接收分组的随机线性组合，其中系数选自伽罗瓦域。如果场大小足够大，则接收器将获得线性无关组合，并因此获得创新信息的概率接近1。然而，应当注意的是，尽管随机线性网络编码具有优异的吞吐量性能，但是无线传输技术如果接收机获得的分组数量不足，则它们极可能不会恢复任何原始分组。这可以通过发送附加的随机线性组合来解决，直到无线传输技术接收机获得适当数量的分组。基于网络编码的无线传输技术仍然是一个比较新的课题。在前人研究的基础上，已发现线性网络编码的部分关键内容。首先，它的解码计算复杂程度较高，其次，大系数矢量附着到编码块而导致的高传输开销，以及系数向量之间的线性相关性，可以减少无线传输技术创新编码块的数量。
1.3 无线网络编码系统
无线与网络拓扑耦合的网络编码性质决定了它存在干扰。无线网络中的同时传输通常会导致所有分组丢失，即冲突，由于无线具有冲突避免的多址接入。因此，无线传输技术网络需要调度器以最小化这种干扰。来自无线网络编码的任何增益均会受到底层调度器的强烈影响，并且将偏离有线网络中可以看到的增益。此外，由于硬件限制，无线链路通常是半双工的；即，由于两个路径之间缺乏足够的隔离，节点不能同时发送和接收。尽管最初有学者提出在网络层使用网络编码，但在无线传输技术网络中，网络编码已经被广泛地应用于物理层。有研究结果表明，无线网络编码在无线传输技术网络中的应用需要精心设计和思考，才能充分发挥分组混合的优势，否则无法实现其优势。此外，该系统还存在影响吞吐量性能的各种因素，例如媒体接入层协议、拥塞控制算法等。目前尚不清楚无线网络编码之间是如何共存的，但可以确定的是，它可以应用于无线传输技术体系。
2 基于网络编码的无线传输技术研究
2.1 无线传输近场非辐射技术
在较大的相对距离处，无线传输技术电场和磁场的近场分量近似为准静态振荡偶极字段。这些字段随距离的减小而呈立方减小，因功率与场强的平方成正比，所以传送的功率减小为立方减小。无线传输技术如果相隔很远，将两个天线之间的距离加倍会导致接收到的功率减小。结果，电感耦合和电容耦合只能用于天线装置直径的几倍内的短程功率传输。在辐射系统中，无线传输技术最大辐射发生在偶极天线横向于传播方向定向时，在偶极场中，最大耦合发生在偶极纵向定向时。无线传输电感耦合功率在线圈通过磁场，其发射器线圈和接收器线圈一起形成变压器。无线传输技术交流电通过变送器线圈产生振荡磁场，诱导交替电动势在接收器中产生交流电。无线传输感应交流电可以直接驱动负载，或者矫正到直流，由整流器在驱动负载的接收器中。无线传输技术系统工作在交流电干线处，电流直接应用于发射器线圈，但是在大多数系统中电子振荡器会产生更高频率的交流电流来驱动线圈，因为传输效率随着频率而变化。无线传输近场非辐射技术用于感应充电代表无线使用的器具，传输的功率随频率增加，还有互感非辐射技术在线圈之间，这取决于它们的几何形状和距离大小。为了实现无线传输非辐射近场技术的高效率，线圈必须紧密地靠在一起，线圈直径的一小部分通常在厘米以内，线圈的轴线要对准。通常使用宽的扁平线圈形状，以增加耦合。无线传输“磁通限制”磁芯可以限制磁场，改善耦合和减少对附近电子设备的干扰，但是它们又重又大，所以小型无线设备通常使用空芯线圈。无线传输近场非辐射技术对于普通的电感耦合只能在线圈非常靠近时实现高效率。在大多数现代感应系统中谐振电感耦合使用，比如通过使用近场非辐射提高了效率谐振电路。而无线传输技术还可以在比非共振电感耦合更大的距离处实现高效率。
2.2 无线传输远场辐射技术
采用无线传输远场方法可获得更长的距离，通常是多公里的距离，其中距离远大于装置的直径。无线电波和光学装置具有较长距离的主要原因是远场可以使接收区域的形状匹配，使用高方向性天线或准直良好的激光器梁。无线传输远场天线的最大方向性受到物理限制衍射。总的来说，可见光和微波是最适合能量传输的电磁辐射形式。无线传输远场技术部件的尺寸可以是距离发射机到接收器的波长；此外，还有判据衍射限值，用于标准无线电频率天线设计，这也适用于激光器。远场辐射技术极限也经常用于确定任意距离处的近似光斑大小孔。电磁辐射在较短波长较高频率下经历较少衍射，无线传输远场辐射指示任何无线电波、微波或激光束将传播变弱传播远距离；发射器天线或激光孔径与波长对于辐射，光束越紧，其作为距离的函数的扩展越小，反之亦然。它比波长大得多的激光孔径更易引起多模式辐射准直器，在发射的辐射耦合到光纤或空间之前使用。无线传输远场辐射技术最终波束宽度通过衍射物理确定，这是由于盘的尺寸相对于用于產生光束的电磁辐射波更长。微波功率束比激光更有效，并且不易受到大气的影响。无线传输远场辐射技术通过将上述参数组合在一起，并增加和损耗由于天线特性和透明度散布辐射所通过的介质，减少计算链路预算。
2.3 无线传输离子体通道技术
在无线传输离子体通道耦合中，能量通过电离空气的导电在两个电极之间传递。无线传输离子通道技术在海平面大气压下，两个电极之间存在电场梯度时，发生电弧。离子体通道介质击穿导致电流沿着随机轨迹，流过电离的等离子体通道的两个电极之间。关于无线传输技术激光诱导等离子体通道，有研究目前正在使用超快激光来人工促进等离子体通道通过空气的发展、引导电弧以及以可控方式引导电流通过特定路径。激光能量降低了电介质击穿的电压，并且通过过热使空气绝缘程度降低。无线传输离子体通道技术作为常规无线电天线的替代，从高压电容器放电转移功率，可以用于定向能武器，采用通过接地返回路径的导电的应用和电子干扰等方式。
3 结 论
基于网络编码的无线传输技术，理论上已经从数学上证明线性编码足以在具有一个源的多播问题中达到上界。然而，一般而言，只有无线传输技术是不够的，例如对于多源、具有任意需求的多链路，甚至对于诸如卷积编码和滤波器组。基于网络编码的无线传输技术对于具有任意需求的一般网络问题，能够寻找最优编码方案，是一个优化措施。
参考文献：
[1] 肖潇.基于网络编码的无线传输技术研究 [D].长沙：中南大学，2009.
[2] 曹婷婷.基于网络编码的无线传输技术研究 [J].知识文库，2015（3）：6.
作者简介：闫晓晖（1982-），男，汉族，河南人，信息通信系助教，本科。研究方向：无线通信技术；陈安全（1988-），男，汉族，河南人，信息通信系助教，研究生。