基于能效的无线传输差错控制技术研究

基于能效的无线传输差错控制技术研究
【摘要】二十一世纪以来，随着科技的发展，通讯技术的发展速度也越来越快，新型通讯技术的发展，极大地方便了人们的生活和工作需要，这类通讯方式基本上实现了人们之间“无距离”的沟通，人们对这种数字传输技术和存储系统的需求日益增大，这种需求随着大规模的高速数据网的出现变得更加迫切。

因此就必需解决数字在传输过程中可能出现的差错问题，使数字传输的可靠性增大。

本文将以无线网络为切入点，基于无线网络的能效对无线传输差错控制技术展开探讨。

【关键词】无线网络；差错控制技术
随着科技的发展，无线网络在我们生活中的应用越来越广，那么，什么是无线网络，无线网络与其他的网络相比有什么优越性呢？什么又是差错控制技术呢？
一、无线网络和差错控制技术的概况
（一）无线网络基本的概述
无线网络指的是利用电磁波信号作为信息传播的桥梁而形成的脱离了线路限制的局域网，无线网络与有线网络的用途基本一样，但是两者的传输媒介是不同的，无线网络的发展迅猛，逐渐取代了有线网络。

无线网络与其他的网络相比，它便于移动、工作灵活、组建花费小，显著优于传统网络，它的这些性能极大地满足了人们日常生活的需要，为人们的生活带来了极大的便利。

（2）我国目前现有的差错控制技术
第一个是基于编码器的差错控制技术。

这种方法的原理是：编码器在进行数据编码时，编码器会主动地保留一些不需要的信息，使得解码器能够更好地发现错误和恢复数据，对数据进行重新上传。

这类技术常用的方法有：对数据进行重新同步、变长编码和对数据进行独立分割等。

这种方法通常用于解决信道内产生的随机错误，但是这种方法对因网络拥堵而造成的数据包丢失作用不大。

第二种是基于信道的错误控制技术。

这种方法的原理是：在发送信息的传输端设置一些多余的检验码，来检验信息的准确度，一旦发生信息错误，解码器就会立刻纠正错误，常用的基于信道的控制技术主要有前向错误纠正，这种技术的缺点主要是要占用一定的信道宽度。

第三种是基于反馈的交叉错误控制技术。

这类技术主要是利用反馈信道来发现传输过程中的错误信息，并且在发送端重新发送出错的数据。

第四种是基于解码器的错误控制技术。

解码器能够根据周围数据的相似性，利用周围已收到的正确信息对丢失的信息进行重建。

这种错误控制技术的优点是可以恢复丢失的数据，但是，其处理丢失数据的能力有限。

（3）差错控制的基本策略
首先，对信息进行前向纠错（FEC）。

前向纠错方式可以简单地概括为在接收端收到信息后，通过译码器的作用，在一方面实现错误信息的自动识别，另一方面积极处理这些错误信息。

在信号传输中，为了保证信号不被干扰，保护信号不发生变化，要设置多重纠正码，一旦发现信息在传输过程中出现错误，就会立马对错误信息进行纠正。

然后，信息可以请求自动重传（AQR）。

当接收端检测到错误信息时，纠正码会试图找出错误并确定错误的位置，然后错误信息进行纠正，重新上传信息。

在这两种差错控制技术上的能效问题依然存在某些方面的不足。

二、在差错控制技术下的能效问题
在ARQ基础上的差错控制技术，由于译码器过多的重复上传信息，会在信道内造成信息的拥堵，加大信道内能耗损失；而基于FEC基础上的差错控制技术，由于有过多的解码过程，所以通信中的耗能除了发送节点能耗还有接收节点上的能耗，这在一定程度上加大了网络的能效。

因此，在在无线网络的差错控制技术中一定要考虑到能效的问题。

笔者认为。

要做到无线网络在传输过程中的能效最优化，必须要做到以下几个方面：
（1）单节点节能的方法
无线网络在通信中的能量消耗主要包括感应、处理器和通信这三个方面的消耗，因此，要降低单节能点上的能耗，就必须要降低感应的能耗、计算能耗和通信的消耗。

降低感应能耗的方法主要是，在一定的情况下降低数据采集的质量和降低传感器的硬件功耗；降低计算能耗则可以通过使用低能耗的处理器，或者是改善硬件的系统设计；在单节能点的消耗中通信的能效消耗是最大的，一般主要通过来减少通信流量来减少能效的消耗。

（2）采用网络节制的方法
从网络的整个角度出发，采取以下的方式来节省网络的能效：
首先，建立网络管理制度。

缓解信道的拥堵情况，实现资源空间的共享，提高网络的容量，减小因信息拥堵造成的资源能耗。

其次，对流量的分发进行管理。

在信息的接收点和源点，设置一个多条的路由，以此来节省整条路由的能耗。

最后，对计算和通信进行管理。

在无线网络传输数据的通信和计算中，缩短数据的流长度，从而减少计算和通信的消耗。

在能效的基础下，我国的无线差错控制技术的发展已经逐渐完善，但是在具体的问题上还是存在一些缺陷。

三、目前，我国差错控制技术上存在的问题
（1）目前人们对于差错控制技术的研究仅仅是停留在降低误码率的问题上，没有真正考虑到一些特殊的网络环境.比如：在利用FEC进行差错控制时，这种方法虽然可以降低误码率，但是会造成额外的能量消耗，在一定的传输距离上，FEC从技术上来说是获得最优纠错编码的最好方案，但是，在实际生活当中，却并不是如此，因为在无线传感器中，信号的输入不仅仅要求稳定和快速，网络对能耗的需要也很大，单独地使用FEC控制技术，存在很多的局限和不足。

因此
（2）ARQ技术主要是通过数据包重新上传更改后的信息，这种更改信息和重新上传信息需要很大的编码器，使得网络的能量损耗比较大。

在能量受限制的网络环境中，节点通信发射信号的功率比较低，并且容易受无线通信道的影响，当信道环境较差时，可能多次更改和重传信息后仍然无法得到正确的数据包，多次的重传，不仅会造成网络的拥堵，还会造成耗能的急剧加大。

（3）很多研究者在研究差错控制技术时，主要研究的是网络的节能机制，忽视了数据传输中的稳定性。

在一定程度上会造成信息在传输过程中出现信号中断的问题。

四、优化差错控制技术的方法
（1）信道的设置要使用抗干扰性强的电缆或管道，减小外界对信息的干扰，为无线网络的数据传输提供一个稳定的环境，以此来加强控制的准确性。

（2）对数据的传输设置强大的编码器，避免因使用人群过多而造成的编码器崩溃，保证数据的传输不会中断。

（3）设置功能强大的解码器，加强解码器对信息的分析和重建能力，确保信息在发送和传输过程中不会出现较大的误差。

（4）保证信息反馈道的畅通，确保接收器获得的信息可以准确无误地反馈给编码器，这在一定程度上还会减少能耗的损失。

五、结束语
科技的快速发展为人们的生活带来了便利，对人们的生活方式产生了巨大影响。

无线网络作为二十一世纪科技发展的重大成果，在日常生活中的应用越来越广泛，比如电话、电视、电脑等。

这些与人们生活息息相关产品中都引用了无线网络。

然而，无线网络中的差错控制技术是无线网络传输中必须首要解决的一个问题，只有将无线网络中的差错技术最优化，才能真正意义上的实现人们安全、稳定地使用无线网络，并让无线网络为人们的生活带来真正的转变。

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