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網絡信息傳輸的基本原理范文1
關鍵詞：網絡編碼； 構造算法； 多項式時間算法； 隨機網絡編碼
中圖分類號：TN915-34文獻標識碼：A文章編號：1004-373X(2011)19-0011-04
Research on Construction Algorithm of Network Coding
CHEN Hai-yong1, ZHU Shi-bing2, LI Chang-qing3
(1.Department of Postgraduate, Institute of Command & Technology of Equipment, Beijing 101416, China;
2. Department of Training, Institute of Command & Technology of Equipment, Beijing 101416, China;
3.Department of The Informational Equipment, Institute of Command & Technology of Equipment, Beijing 101416, China)
Abstract： Network coding is an important breakthrough of the information transmission technology in communication network, whose main idea is using the intelligentized function of router and encoding the transmit information by the intermediate node of network to improve the efficiency of network transmission. An example about "papilionaceous net" is proposed to analyze the basic theory of network coding, the basic construction algorithm, advantages and shortages of network coding are summarized, and the further development direction of this algorithm is discussed.
Keywords： network coding; construction algorithm; multinomial time algorithm; random network coding
收稿日期：2011-04-11
0 引 言
在傳統的通信網絡及信息傳輸過程中，中間節點都只是完成簡單的存儲轉發功能。2000年，R Ahlswede等人在IEEE Transactions on Information Theory上發表了論文《Network Information Flow》，第一次提出了“網絡編碼”這一概念，論文證明了在單信源組播網絡中，使用網絡編碼可以達到信息傳輸的最大流界，并通過蝴蝶網絡的例子說明傳統路由無法實現最高的傳輸效率［1］。這篇文章是網絡編碼理論發展的開端。
網絡編碼是一種基于網絡層的編碼技術，核心思想就是盡量利用路由器的智能化功能，將傳統的路由器中對數據包先接收再轉發的處理模式提升到允許對接收到的數據包進行組合、編碼等一系列的智能化處理，然后再轉發出去［2］。
1 網絡編碼的基本原理
在研究網絡編碼的過程中，為了能夠給大家一個直觀的印象，能夠更深入地了解網絡編碼的概念，下面將通過著名的“蝶形網絡”進行分析。假定有一個(如圖1所示)通信網絡，它擁有單個信源和2個接收節點，假設每條鏈路都無時延和無差錯，且信道容量為1，即單位時間內可以傳輸一個單位信息量(例如1 b)。圖中，S是信源節點；Y和Z是信宿節點；T,U,W,X是中間節點。源節點S要同時向兩個信宿節點Y和Z發送組播信息。根據圖論的“最大流最小割”定理，該多播的最大理論傳輸容量為2，即理論上信宿Y和Z能夠同時收到信源S發出的2個單位的信息，也就是說能同時收到b1和b2。
圖1 “單信源二信宿”蝴蝶網絡如果是傳統的信息傳輸方式，如圖1(a)所示，鏈路STTY和STTWWXXZ傳送b1，鏈路SUUZ，和SUUWWXXY傳送b2，信道容量為1的要求約束了鏈路WX，使得鏈路WX無法同時傳輸b1和b2。b1和b2傳輸到節點W時，若WX傳輸b1，則b2需要等待b1傳輸完畢才能傳輸，所以在單位時間內，信宿Y獲得兩個b1，信宿Z獲得b1和b2，該方式不能夠實現最大傳輸容量。如果應用網絡編碼的思想，則如圖1(b)所示，令節點W為編碼節點，b1和b2傳輸到節點W時，W對接收到的b1和b2進行編碼，壓縮傳輸信息流，從而，使得鏈路STTY和SUUZ分別給信宿Y和Z傳輸b1和b2，鏈路WXXY和WXXZ給信宿Y和Z傳輸b1b2，Y收到b1和b1b2后，通過譯碼操作b1(b1b2)就能解出b2，因此，信宿Y同時收到了b1和b2。同理，信宿Z也同時收到b1(通過譯碼操作b2(b1b2))和b2，由此，基于網絡編碼思想的傳輸方式能夠實現理論上的最大傳輸容量。
在無環有向網絡中，只要存在鏈路瓶頸，就可以利用網絡編碼來提高其信息傳輸吞吐量。因此，在利用網絡編碼思想時，應該尋找鏈路瓶頸，選擇適宜的網絡編碼節點，應用相關的網絡編碼構造算法，從而實現理論上網絡組播的最大傳輸容量。
2 網絡編碼構造算法
為了便于理解，在介紹網絡編碼構造算法之前，先給出以下兩個定義：
定義1：全局編碼向量
如圖2所示，設X=［x1,x2…,xn］為信源S輸出的n維信息流向量;Zj為第j條鏈路上傳輸的信息流向量;Zj為第j條鏈路上傳輸信息流中關于信源輸出信息流向量的系數，則Zj=ξjXT，則ξTj稱為第j條鏈路的全局編碼向量。
定義2：系統轉移矩陣
網絡信息傳輸的基本原理范文2
Abstract: The Digital TV STB basic working principle is discussed and its technical principles are analyzed,with the discussion on the structure of digital TV STB middleware.
關鍵詞:數字電視機頂盒;基本原理;技術;中間件
Key words: digital TV set-top box;the basic principle;technology;middleware
中圖分類號:TN94 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)24-0232-01
1數字電視機頂盒的基本工作原理
機頂盒是一種普遍應用在廣播電視領域的信號轉換系統。由于功能和用途不同,機頂盒有早期的如增補頻道機頂盒、圖文電視機頂盒、付費電視機頂盒等。隨著數字電視廣播的迅速發展,目前主要應用的是接收數字電視的機頂盒。根據傳輸媒體的不同,數字電視機頂盒又分為三種,即數字衛星機頂盒、地面數字電視機頂盒和有線數字電視機頂盒,其中有線電視數字機頂盒應用較為廣泛。
有線電視數字電視機頂盒接收數字電視節目、處理數據業務和完成多種應用的解析。信源在進入有線電視網絡前完成兩級編碼,一是傳輸用的信道編碼,另一級是音視頻信號的信源編碼和所有信源封裝成傳輸流。與前端相應,接收端機頂盒首先從傳輸層提取信道編碼信號,完成信道解調;其次是還原壓縮的信源編碼信號,恢復原始音視頻流,同時完成數據業務和多種應用的接收、解析。有線數字電視機頂盒由機頂盒出高頻頭、信道解調器、信源解復用器、MPEG-2解碼器、視頻編碼器、音頻D/A、嵌入式CPU系統和接口、條件接收模塊等組成。具有交互功能的機頂盒則需回傳通道。高頻頭接收來自有線網的高頻信號,通過QAM解調器完成信道解碼,從載波中分離出包含音視頻和其它數據信息的傳送流(TS)。傳送流中一般包含多個音視頻流及一些數據信息。解復用器則用來區分不同的節目,提取相應的音視頻流和數據流,送入MPEG-2解碼器和相應的解析軟件,完成數字信息的還原。對于付費電視,條件接收模塊對音視頻流實施解擾,并采用含有識別用戶和進行記賬功能的智能卡,保證合法用戶正常收看。MPEG-2解碼器完成音視頻信號的解壓縮,經視頻編碼器和音頻D/A變換,還原出模擬音視頻信號,在常規彩色電視機上顯示高質量圖像。
2數字電視機頂盒的技術原理
數字電視機頂盒所涉及到的技術主要有以下幾種:
2.1 信道解碼數字電視機頂盒中的信道解碼電路相當于模擬電視機中的高頻頭和中頻放大器。在數字電視機頂盒中,高頻頭是必須的,不過調諧范圍包含衛星頻道,地面電視接收頻道,有線電視增補頻道。
2.2 信源解碼模擬信號數字化后,信息量激增,必須采用相應的數據壓縮標準。數字電視廣播采用MPEG-2視頻壓縮標準,適用多種清晰度圖像質量。音頻目前則有AC-3和MPEG-2兩種標準。信源解碼器必須適應不同編碼策略,正確還原原始音視頻數據。
2.3 上行數據的調制編碼開展交互式應用,需要考慮上行數據的調制編碼間題。目前普遍采用的有三種方式,采用電話線傳送上行數據,采用以太網卡傳送上行數據和通過有線網絡傳送上行數據。
2.4 嵌入式CPU嵌入式CPU是數字電視機頂盒的心臟,當數據完成信道解碼以后,首先要解復用,把傳輸流分成視頻、音頻,使視頻、音頻和數據分離開,在數字電視機頂盒專用的CPU中集成了32個以上可編程PID濾波器。CPU是嵌入式操作系統的運行平臺,它要和操作系統一起完成網絡管理、顯示管理、有條件接收管理、圖文電視解碼、數據解碼、OSD、視頻信號的上下變換等功能。
2.5 MPEG-2解碼目前實用的視頻數字處理技術基本上是建立在MPEG-2技術基礎上,MPEG-2是包括從網絡傳輸到高清晰度電視的全部規范。MPEG-2解壓縮電路包含視頻,音頻解壓縮和其它功能。在視頻處理上要完成主畫面,子畫面解碼,最好具有分層解碼功能。圖文電視可用APHA迭顯功能選加在主畫面上,這就要求解碼器能同時解調主畫面圖像和圖文電視數據,要有很高的速度和處理能力。
2.6 機頂盒軟件電視數字化后,數字電視技術中軟件技術占有更為重要的位置。除了音視頻的解碼由硬件實現外,包括電視內容的重現、操作界面的實現、數據廣播業務的實現,直至機頂盒和個人計算機的互聯以及和因特網的互聯都需要由軟件來實現。
2.7 顯示技術電視采用低幀頻的隔行掃描方式,當顯示圖形和文字時,亮度信號存在背景閃爍,水平直線存在行間閃爍。如果把逐行掃描的計算機圖文轉換到電視機上,水平邊沿就會僅出現在奇場或偶場,屏顯時間接近人眼的視覺暫留,會產生厲害的邊緣閃爍現象,因而要用電視機上網,必須要補救電視機顯示的缺陷。目前主要采用兩種方法進行改進,一種是抗閃爍濾波器,另一種方法是把隔行掃描變成逐行掃描,并適當提高幀頻。
2.8 加解擾技術該技術用于對數字節目進行加密和解密。其基本原理是采用加擾控制字加密傳輸的方法,用戶端利用IC卡解密。在MPEG傳輸流中,與控制字傳輸相關的有授權控制信息和授權管理信息。由業務密鑰加密處理后的控制字在授權控制信息中傳送,其中包括節目來源、時間、內容分類和節目價格等節目信息。對控制字加密的業務密鑰在授權管理信息中傳送,并且業務密鑰在傳送前要經過用戶個人分配密鑰的加密處理。授權管理信息中還包括地址,用戶授權信息,如用戶可以看的節目或時間段、用戶付的收視費等。
3數字電視機頂盒中間件結構
隨著數字電視市場的逐漸成熟和作為接收終端的機頂盒的迅速發展,利用機頂盒實現增強型和交互型的電視服務,如電子節目菜單、視頻點播、網絡瀏覽等業務,成為機頂盒軟件開發的主要任務,中間件產品應時而生。
一個完整的數字機頂盒由三層組成:底層軟硬件資源、中間件和應用軟件。底層軟硬件資源包括硬件和底層軟件,硬件提供機頂盒的硬件平臺,軟件提供操作系統內核以及各種硬件驅動程序。應用軟件包括本機存儲的應用和可下載的應用。中間件是一種以API(應用程序接口)的形式將機頂盒的基本、通用功能提供給機頂盒生產廠家,存儲在機頂盒的閃存中,將應用程序與底層的操作系統、硬件細節隔離開來,使應用不依賴其體的硬件平臺而完成用戶請求的軟件環境。
參考文獻:
[1]崔海龍.淺析圖文電視和電視數據廣播系統的基本原理[J].有限電視技術,2002(16).
網絡信息傳輸的基本原理范文3
關鍵詞：CORS；基本原理；應用
CORS是利用衛星導航定位（GNSS）、計算機、數據通信和互聯網絡（LAN/WAN）等技術，在一個城市、一個地區或一個國家根據需求按一定距離建立長年連續運行的若干個固定GNSS參考站的網絡系統。隨著GPS技術的飛速進步和應用的普及，它在測量中的作用已越來越重要。
1 CORS基本原理
1.1 CORS的系統原理
CORS技術就是利用地面布設的一個或多個基準站組成GPS連續運行參考站（CORS），綜合利用各個基站的觀測信息，通過建立精確的誤差修正模型，實時發送RTCM差分改正數來修正用戶的觀測值精度，在更大范圍內實現移動用戶的高精度導航定位服務。
1.2 CORS的分類
CORS系統按照提供服務的區域和級別劃分，可以分為國家級連續運行參考站網、省區級參考站網、城市級參考站網和臨時參考站網等。
國家級連續運行參考站網用于維持和更新國家地心坐標參考框架的GPS連續運行參考站網，是國家經濟建設、國防建設的基礎設施，用于為開展全國范圍內的高精度定位、導航工程建設和科學研究服務。省區級的CORS，省區級參考站網是指在全?。▍^）范圍內構建CORS網絡，實現為全省各個單位提供各種多元化的實時或事后空間定位服務以及其他GPS相關服務，服務范圍覆蓋全省區，一般由若干個城市級CORS組成；城市級參考站網，是指在一個城市范圍內建設的CORS，主要為城市建設和規劃提供服務，目前，我國大多數已經建成的CORS都是城市級CORS；臨時參考站網多用于小范圍工程施工測量、建筑物變形監測等領域，一般要求實時或近實時地提供優于厘米級的定位服務。
1.3 CORS系統組成
①參考網子系統（RSS），由衛星信號的捕捉、跟蹤、采集與傳輸和設備完好性監測；
②系統控制中心（SMS），數據的分流與處理、系統管理與維護；服務生成與用戶管理；③ 數據通信子系統（DCS），主要的工作內容是把參考站GNSS觀測數據傳輸至系統控制中心并把系統差分信息或定制的原始觀測數據傳輸至用戶或輸給精密處理用戶；④數據中心（UDC），實時網絡獨立主輔站改正數解算，自動單元生成以及GNSS原始觀測數據定制抽取轉換；⑤用戶應用子系統（UAS），按照用戶需求進行不同精度定位。
1.4 CORS系統優勢
CORS網絡RTK與傳統的RTK作業方式相比，優勢主要體現在：（1）用戶不需要架設參考站，真正實現單機作業，減少費用（2）改進了初始化時間，擴大了有效工作的范圍；（3）采用連續基站，可以隨時觀測，提高了工作效率；（4）擁有完善的數據監控系統，由于消除或削弱各種系統誤差的影響，可獲得較高精度和高可靠性的測量成果。
網絡信息傳輸的基本原理范文4
關鍵詞：物聯網；高職；建設思路；課程體系
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2012）35-8464-02
2009年8月7日，國務院總理來到中科院無錫高新傳感網工程技術研發中心考察并發表重要講話后，“物聯網”這一概念在中國迅速走紅。各地相繼成立了各種與物聯網有關的組織，目前在中國，物聯網已經被提升到國家戰略。
物聯網是通過RFID、無線傳感器、GPS等信息傳感設備，按照約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行通訊和信息交換，以實現智能化識別、監控、定位、管理的一種網絡。簡單地說，物聯網是指把世界上所有的物體都聯接到互聯網上，形成“物聯網”。
1 物聯網技術
目前，物聯網公認為有三個層次，最底層是感知層，這里的感知主要就是指系統信息的采集，包括把物品通過射頻識別（RFID）、一維、二維條碼、傳感器、紅外感應器、GPS等信息傳感裝置自動采集到與物品相關的信息；第二層是網絡層，它是物聯網的網絡傳輸平臺，建立在現有的移動通訊網、互聯網和其他專網的基礎上，將從底層獲取的數據傳輸出去；最上面則是應用層，將所獲得的數據進行分析、處理，完成物聯網的“收集―傳輸―處理”三個步驟。
2 專業方向與課程體系
從技術上來分析，物聯網所涉及的核心技術有傳感器技術、RFID技術、無線網絡技術、云計算技術等， 這些技術覆蓋面廣，從專業建設的角度來說不可能全部涉及，要有專業的定位。從物聯網的主要應用來看物聯網專業至少可以有以下幾個方向：
2.1物聯網工程方向
1）培養目標：面向物聯網產業，服務區域與地方經濟發展，培養具有扎實的專業理論基礎知識、較強的實踐能力、良好的團隊協作能力，具有可持續發展能力與創新精神，掌握物聯網基本知識和基本原理，具備物聯網組建、管理、維護、應用，物聯網設備營銷與技術支持等能力的高素質技能型人才。
2）專業核心能力：物聯網組網方案擬定及物聯網組建能力；物聯網工程施工組織及實施能力；網絡設備配置與調試能力；物聯網管理與維護及保障網絡系統安全運行的能力；網絡系統運行維護（監控、故障排除、網絡系統優化和升級）能力；物聯網應用能力；物聯網應用系統管理與維護能力；物聯網設備營銷與技術支持能力。
3）主干課程：物聯網技術導論、網頁設計與制作、電子技術、數據庫設計、嵌入式技術、編程與應用、綜合布線、C#程序設計等
4）核心課程：傳感器與無線傳感器網絡技術、RFID技術、短距離無線數據通信、網絡設備配置調試與管理、物聯網規劃與組建等。
2.2 智能建筑方向
1）培養目標：面向智能建筑樓宇智能化產業，服務地方經濟發展，培養具有智能建筑樓宇智能化必備的專業理論知識，良好的團隊協作和創新精神，較強實踐操作技能，掌握樓宇智能化產品營銷運作、樓宇智能化設備的生產與維修、樓宇智能工程的設計與施工等方面技術，具備樓宇智能工程行業生產、服務、技術、管理等職業能力的高素質技能型人才。
2）專業核心能力：智能建筑及小區物業設備管理能力；智能建筑行業電氣方面的安裝、施工、管理和監理能力；建筑智能產品的生產、銷售及售后服務能力；建筑智能系統的調試、維護維修、設備更新能力；建筑智能化系統相關產品研制開發的能力等。
3）主干課程：電子電路技術、樓宇自動化技術、AutoCAD工程制圖、現代空調制冷與測控技術、建筑樓宇節能過程控制技術、PLC編程技術、綜合安防監控技術等。
4）核心課程：物聯網技術導論、RFID技術與高頻技術、傳感器與無線傳感器網絡技術、智能樓宇組態軟件設計與應用、網絡設備配置調試與管理、云語言信息技術、網絡通信技術等
2.3車聯網方向
1）培養目標：面向汽車行業，培養具有扎實的專業理論基礎知識、較強的實踐能力、良好的團隊協作能力，具有可持續發展能力與創新精神，掌握車聯網基本知識和基本原理，具備車聯網組建、管理、維護、應用，車聯網設備營銷與技術支持等能力的高素質技能型人才。
2）專業核心能力：車聯網系統管理能力；衛星定位系統應用能力；信號收集與利用能力，車聯網系統配置能力；車聯網系統監管處理能力；網絡設備配置與調試能力。
3）主干課程：網絡通信技術、車載技術、交通導航與信息服務、藍牙技術、智能軌道交通管理、無線網絡技術、微波技術等。
4）核心課程：M2M技術應用、RFID技術與高頻技術、傳感器與無線傳感器網絡技術、GPS定位技術/北斗定位技術、網絡設備配置調試與管理、云語言信息技術、短距離無線通信技術、3G移動通信技術等。
2.4智能農業方向
1）培養目標：面向農業生產單位培養具有扎實的智能農業管理專業理論基礎知識、較強的實踐能力、良好的團隊協作能力，具有創新能力和奉獻精神，掌握智能農業管理基本知識和基本原理，具備農業生產經營管理、農業信息獲取及處理、農業專家系統、農業系統模擬、農業決策支持系統、農業物聯網網絡技術等能力的高素質技能型人才。
2）專業核心能力：信息存儲和處理能力、通訊系統應用能力、WSN網絡應用能力、地理信息系統GIS應用能力、全球定位系統GPS應用能力，遙感技術應用能力等。
3）主干課程：精準農業管理、地理地質信息應用技術、生態環境監測與治理、設施農業智能化管理、精細化農業管理、種子儲藏加工與種子管理、WSN現代農業應用、灌溉技術等。
4）核心課程：物聯網技術導論、RFID技術與高頻技術、傳感器與無線傳感器網絡技術、無線網絡技術、網絡設備配置調試與管理、短距離無線通信技術、3G移動通信技術等。
3 總結
物聯網專業的方向與課程體系的建設要依靠區域的物聯網產業，這樣才能為專業發展提供行業背景支撐，區域經濟發展建設，同樣也需要大量物聯網人才支持。一個專業的建設與發展，需要很多硬件或軟件的條件，只有因地制宜，與時俱進，制定出合理的專業方向和課程體系才能培養出更多的物聯網高素質技能型人才。
參考文獻：
網絡信息傳輸的基本原理范文5
【關鍵詞】電力系統;自動化;遠動控制技術;應用
前言
電力系統自動化，主要包括生產過程中的自動檢測和自動控制，以及系統和元件的自動安全保護和網絡信息的自動傳輸。要實現這個目標，需要對計算機技術、現代通信技術、遠動控制技術等進行有機融合。在電力系統自動化中，遠動控制技術的作用不僅包括了對于故障位置的準確定位，還可以對電能的消耗以及供電質量、系統負荷等進行有效分析，可以說是電力系統自動化的關鍵，需要電力工作人員的重視。
一、遠動控制技術概述
所謂遠動，就是應用通信技術對遠方的運行設備進行監視和控制，以實現遠程測量、遠程信號、遠程控制和遠程調節等各種功能。在電力系統中，遠動是為了統一管理遍布各個地方的變電站所采用的一種控制技術，主要由控制端、調度端以及執行終端共同組成，可以實現對于電力系統的遙控、遙信、遙測和遙調，從而確保電力系統運行的穩定性、可靠性和經濟性。
二、遠動控制技術的基本原理
一般來說，遠動控制的過程主要包括遠動信息的產生、傳輸以及接收。從系統結構分析，遠動控制系統與自動化系統存在一定的差別，這個差別主要表現在信道上。對于遠動控制系統而言，要實現命令在信道中的有效傳輸，必須通過特定的設備，對其進行轉換，在這種情況下，遠動控制容易受到外界的干擾，影響控制的有效性和準確性。因此，電力企業必須建立一套可靠的遠動控制系統，以實現“四遙”功能，既遙控（YK）、遙信（YX）、遙測（YC）和遙調（YT）。其中，YC和YX是遠動終端采集的運行參數和狀態量信息，需要按照特定的通信協議，上傳給調度中心，而YK和YT則是調度中心根據接收到的數據信息，對電力系統的運行狀態進行調節，向執行終端下達相應的命令，從而實現電力系統的可靠運行。其基本原理如下：
三、遠動控制技術在電力系統自動化中的應用
1.數據采集技術
在電力系統自動化中，遠動控制涉及的數據采集技術主要包括變送器和A/D轉換等技術。在對信號進行處理時，一般采用0-5V的TTL電平信號。但是，由于在電力系統中，運行設備多屬于高電壓、大功率設備，為了保證數據采集和處理的有效進行，需要利用變送器對其設備的運行參數進行轉換，換言之，就是將電力系統中的電壓、電流信號轉換成為相應的TTL電平信號，同時，利用A/D轉換技術，將模擬信號轉換為數字信號，從而實現YX信息的編碼以及YC信息的采集。為了保證系統的正常運行，YX傳送信息需要利用光電隔離設備進行采集，同時將對象狀態中的二進制碼編寫到YX數據幀中，之后利用數字多路開關，將數據輸送到接口電路。由CT、PT和相應的傳感器，獲取電壓電流信號，然后通過濾波放大，除去信號中的高次諧波，再由取樣保持環節同步采集，得到與信號源同步的信號，經A/D轉換后，將數據輸送到STD空機等高級環節，則數據采集流程結束。
2.通信傳輸技術
在電力系統自動化中，遠動控制系統的通信傳輸技術，主要包括調制和解調兩種。自動化系統可以通過自身的電力通信網絡資源和方式，構建相應的電力通信專用網。從目前的發展情況看，電力自動化系統對于信號的傳輸，主要是通過光纖以及電力線載波的形式，電力線載波之所以能夠實現通信傳輸，主要是以信號發射端中經編碼產生的基帶信號，以及電力線中的高頻諧波信號為載波信號，利用相應的調制技術，將信號轉換為模擬信號，以電壓和電流的方式，從電力線進行通信傳輸。在接收端接收到模擬信號后，利用解調技術，將其轉換為數字信號。光纖傳輸技術的發展，使得光纖設備的造價不斷降低，電力系統自動化光纖傳輸網絡不斷發展和完善，必將取代傳統的通信傳輸網絡，成為電力系統自動化通信傳輸的主要方式，應該得到電力工作人員的重視和深入研究。
3.信道編碼技術
在遠動系統中，信道編碼技術主要是指信道的編碼、譯碼以及信道傳輸協議等。在電力系統中，RTU采集到的數據信息，要想傳輸到調度中心，必須經過線性的通信信道。但是，受各種因素的影響，數據信息在傳輸過程中，必然存在一定的干擾，影響信息的完整性和準確性。針對這種情況，可以通過對信息進行信道編碼和譯碼的方式，提升信息在傳輸過程中的抗干擾能力。從目前來看，在電力系統中，多使用線性分組碼進行編碼和譯碼。同時，為了保證數據傳輸的準確性，對數據傳輸中的差錯進行控制，需要在編碼后，采用循環檢錯法、反饋檢錯法等進行檢驗。
線性分組碼屬于奇偶校驗碼的一種，在信道編碼的傳輸過程中，可以使用（n，k）的形式進行表示。假設信息矢量存在k個碼元，按照相應的規則，增加r個監督碼元，形成n=k+r的碼元組，如果監督碼采用的信息碼元是原信息碼元的線性組合，則為線性分組碼，如果使用矩陣來表示，則為R=MG。其中，R表示監督碼部分，為[1×（n-k）];M表示原信息碼部分，為（1×k）;G表示生成矩陣，為[k×（n-k）]。監督碼在這里的作用，主要是實現信息編碼的檢錯和糾錯。同時，作為線性組碼的一種，循環碼是比較常用的編碼形式，其特性是各個碼字中的碼元循環向左（右）移位所形成的碼字依然是碼組中的一個碼字。其編碼原理如下：
在一個（n，k）的循環碼中，如果有且僅有一個n-k次碼多項式g（x），則需要滿足下列條件：循環碼中的每一個多項式h（x），則h（x）=m（x）g（x）。在編碼過程中，將m（x）與xn-k相乘，之后被g（x）相除，得商p（x），得余u（x），再將u（x）模2加上xn-km（x），就可以得到系統循環碼字h（x）=xn-km（x）+u（x）。
通過這種方式，可以對系統循環碼編碼中是否在噪音信道中受到干擾進行良好的校驗準則，用生成多項式去除接收碼字，檢查余式是否為零，若余式為零則無誤碼，反之則有。
四、結語
總而言之，在電力系統實現自動化的過程中，遠動控制技術是十分重要的，不僅可以實現電力系統調度的自動化，還可以提升電力系統的交互性和智能化。隨著遠動控制技術的不斷提高和完善，其在電力系統自動化發展中的作用必將更加重要，為電力系統的自動化奠定良好的基礎。
參考文獻
[1]張恒山.電力系統自動化中遠動控制技術的應用[J].機電信息2012，（36）：115-116.
[2]李勛濤，柯美波.自動化遠動控制技術在電力系統的應用[J].電源技術應用，2013，（12）：138.
網絡信息傳輸的基本原理范文6
關鍵詞：FEC編碼；高速光纖通信；RS碼智能光
網絡中普遍采用的動態路由分配技術使光信號傳輸距離變得更加難以測量與估計，造成了PMD在傳輸過程中的疊加效應越來越嚴重，從而導致接收端信號質量的下降。PMD已經成為光纖通信系統傳輸速率提高的一個重要技術瓶頸，許多學者都試圖尋找新的技術和新型器件來解決這個問題。
1FEC技術原理
在高速光網絡通信系統中對通信的延時要求比較高，故往往采用了前向糾錯（FEC）的方式。目前在FEC的應用中主要有以下三種編碼方式：帶外FEC、帶內FEC以及并行FEC。這種分類方法實際上是根據FEC與SDH之間的關系來劃分的。帶外FEC在實際應用中使用更為廣泛，最典型的是RS碼，在本文中將以RS碼為例研究FEC技術的基本原理。RS碼的定義為：在有限域中GF（q），則碼長n=q-1的本原BCH碼稱為RS碼，其主要的特點為碼元的符號域與根域均取自GF（q）上，因此，對于碼長為n=q-1，設計距離為d的RS碼而言，其生成多項式為：（1）通常m=0或1，q=2m，其中為本原域元素。在有限域GF（2m）中，且選擇系統沒碼字編碼方式，則RS（n，k）的碼字為：C=（Cn-1，Cn-2，…，C1，C0）=（Mk-1，Mk-2，…，M1，M0，R2t-1，R2t-2，…，R1，R0），其中Mi為信息符號，Ri為校驗符號，2t=n-k。因此，這種以多項式除法為基礎的RS編碼器只需要四步就能完成編碼。（1）選擇有限域上的本原多項式；（2）計算RS碼的生成多項式；（3）計算信息多項式、校驗多項式以及碼字多項式；（4）RS碼編碼器完成多項式的除法，得到多項式的余式則完成了編碼過程。在國際標準中，對于FEC的幀結構進行了定義。其結構圖如圖1所示。圖1FEC子幀結構圖由圖可知，1個FEC子幀共有255bit，其中具有1bit的開銷位，238bit的負載位，16bit的RS編碼位，子幀之間的復用采用的是bit間插與字節間插共用的方式，其中8個FEC子幀采用的是bit間插，64個FEC子幀采用的是字節間插，FEC子幀的詳細內容可以參閱G.709標準。
2高速光纖通信
光纖在理論是可以實現超高速通信的，目前已經實現了多種形式的高速光纖通信，下面本文將詳細闡述這幾種方法基本原理、主要優勢和缺點、及其基本實現方法。要實現光在光纖中的高效傳輸，最關鍵的一點就是需要降低光纖損耗，其次還應使光纖達到至少25THz的傳輸帶寬。就目前的應用而言，光纖的傳輸速大部分都低于幾十Gbps，遠低于理論的傳輸帶寬25THz，這主要是由于信號在光纖傳輸過程中受到了損耗與色散的嚴重影響。目前實現高速光纖通信網絡主要是通過在光域進行復用實現的，復用的方法有：頻域復用、時域復用以及空域復用。所謂“光頻復用“指的是在系統設計時，人為地使光載波處于不同的頻段上。目前廣泛使用的光頻復用技術主要有三種：WDM、DWDM和FDM。這幾種通信方式使用了不同的波長間隔，因此各有各的特征。在光纖通信發展初期，許多學者相信基于FDM－相干檢測原理的光通信將大有作為，然而這種通信方式無論在經濟上還是在技術上都遠遠超越了當時的水平。后來，自摻鉺光纖放大器的發明使光纖通信領域發生了重大革命。傳統的”光—電—光”中繼方式一度被，取而代之的是全新的EDFA技術。該技術的最大特點是能對在一根光纖中傳播的多路光信號進行同一時間的放大，這一革命性技術不但大大降低了光中繼系統的生產成本，而且減少了光纖中的能量損耗，使光纖的通信能力進一步提升。其中，WDM由于波長間隔較容易滿足實際需要，于是很快就得到了推廣。光時分復用（OTDM）具有與電時分復用（ETDM）類似的基本原理，它們的不同點僅僅是利用的物理介質不同，前者是光頻利用，后者是電頻利用。由于光時分的復用，光信號在光纖中傳輸的碼速率有了很大的提升。與WDM相比，OTDM具有其十分獨特的優勢，最關鍵的是OTDM可以實現相當高的頻帶利用率。為了避免各路信號相互竄擾，WDM信道之間往往會預留一段頻率寬度，這直接導致了WDM通信系統的頻帶利用率低下。為了解決這個問題，OTDM方法有了很大的改進，它使用了超短光脈沖進行通信，單個信號通道就能實現接近640Gbit/s的速率，超短光脈沖使光纖的頻帶得到了更高效的利用。由于傳輸只采用一個載波，OTDM系統在光纖傳輸時只需一個載波，信號的處理實現起來比較簡單。OTDM技術的實現主要依賴于以下技術的成熟：超短光脈沖的發生，時分復用及解復用算法，時鐘同步和時鐘提取技術，超高速光脈沖的傳輸及檢測。綜上所述，OTDM確實具有比其它方法更高的通信效率。但這種基于超短光脈沖的OTDM技術仍然存在著一些缺點：首先，超短脈沖在光纖中的傳輸同樣會受到色散的影響，從而造成衰減。其次，光開關的制造技術也還不能完全滿足超高速率的光通信。
3FEC應用于高速光纖通信系統
最常采用的波分設備原理框圖見圖2。圖2波分設備原理框圖波分復用系統在發送信號之前，必須由前級設備——FEC編碼器對負載信號進行編碼。相反地，在系統的接收端，必須將負載信號進行FEC譯碼器解碼，從而還原出各路信號，以便分別進行處理。FEC編碼是一種重要的信道編碼手段，主要用于通信鏈路的傳輸層，這種編碼方法可以適應各種極端環境，使系統傳輸的誤碼率大大降低。在系統運行環境中傳輸信號誤碼率較高時，可以通過FEC編碼降低傳輸的誤碼率，以實現較好的通信條件。采用了FEC編碼技術的高速通信系統，對系統配置要求較低，實現起來較容易，能夠在復雜惡劣的環境中穩定運行。與此同時也提高了光纖通信系統的其他性能指標，如：色散、非線性效應等。實驗表明，通信傳輸的誤碼率在不高于10~12的情況下，并不影響數據的正常傳輸與處理。與其它系統相比，基于FEC的通信設備性能更優秀，其OSNR最小只需要滿足15.5dB即可，而其它通信系統的OSNR必須至少在22dB以上才能保證通信系統的可靠性。為了對FEC系統的性能進行合理的評價，有學者提出了“編碼增益“的概念。所謂的編碼增益，是指通信系統在滿足某一特定的誤碼率的條件下，是否采用編碼手段對接收機最小光信噪比的影響，該影響表現為兩者之間的差值。在研究如何衡量FEC性能的指標時，提出了編碼增益這樣一個指標，它的定義為在滿足一定誤碼率要求的情況下，采用或不采用編碼技術時接收機所采用的最小光信噪比的差值。在一般情況下，FEC實現的編碼增益大概在6.5dB左右。
4FEC和偏振擾偏技術結合運用于光纖通信系統
系統框圖如圖1所示。為了避免光偏振帶來的不利影響，該系統配置了兩種不同狀態的LiNb03波形偏振擾偏器來消除光波的偏振，正弦信號產生器的作用是驅動擾偏器，它的頻率可在0~10MHz之間隨意調整，擾偏的速度即通常所說的驅動頻率。由于偏振對系統的性能影響極大，因此必須對擾偏器的性能進行嚴格測試，常用的方法是輸入一個線性偏振光到擾偏器中，然后在輸出端接收DOP信號，其值小于0.04，且受輸入端的偏振效應影響不大，即輸入信號的偏振態已經不明顯了。本文還測試了系統的信號傳輸速率。首先，在輸入端輸入一個1比特的誤碼率信號，得到一個9．95328Gbps的數據后，再由RS245等接口進行數據轉換，可計算出系統的數據傳輸速率至少為12.5Gbps。光信號經過編碼之后，由擾偏器為第一節點，再經一個相應的PMD模擬器，最終生成一階和二階PMD。為了讓光功率可調，還專門設計了一個光功率放大設備。經過以上環節之后，最終可得到需要的BER。前文已敘及，系統對偏振非常敏感，偏振的速率更是直接關系到整個通信系統能否穩定和高效運行。第一，FEC的糾錯性能是有限的，當誤碼率超過其限制時則無能為力。第二，BER直接取決于PMD系統的性能，并且不是一成不變的，而是在不同的時刻有一定的浮動。當分光比為0.5時，PMD對系統的貢獻幾乎為0。分光比同時會隨擾偏效果表現出十分敏感的特性。因此，擾偏速度要達到某個特定的值時，FEC幀才可以實現高與低之間的切換，這樣就能保證系統的抗干擾性能。另外，擾偏器的振動也會影響到信號的傳輸效率，并使DGD產生振蕩。在理想情況下，該振動帶來的影響與70ps的定時振動效果類似，并且擾偏器速率越大，定時振動的頻率就越高，反之亦然。
5總結
本文主要研究了FEC的基本原理、高速光纖通信系統、FEC應用于高速光纖通信系統以及FEC和偏振擾偏技術結合運用于光纖通信系統。以此為基礎，對FEC編碼技術在光纖通信系統中的應用進行了研究，并提出了FEC編碼技術結合其他技術運用于光纖通信糾錯領域中的新方法。
作者:唐錫龍 單位:貴州大學明德學院
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