文档介绍：硕士学位论文
题目: 基于增量码的无线传感器网络
数据收集协议研究
研究生李春良
专业计算机系统结构
指导教师徐向华教授
完成日期 2012 年 12 月
杭州电子科技大学硕士学位论文
基于增量码的无线传感器网络数据收集协
议研究
研究生: 李春良
指导教师: 徐向华教授
2012 年 12 月
Dissertation Submitted to Hangzhou Dianzi University
for the Degree of Master
A Study work Data Collecting
Protocol based on Growth Codes
in Wireless work
Candidate: Chunliang Lee
Supervisor: Prof. Xianghua Xu
December, 2012
杭州电子科技大学
学位论文原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重声明: 所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作
所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发
表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明
确方式标明。
申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。
论文作者签名: 日期: 年月日
学位论文使用授权说明
本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校
攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后,发
表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论
文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采
用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密论文在解密后遵守此规定)
论文作者签名: 日期: 年月日
指导教师签名: 日期: 年月日
杭州电子科技大学硕士学位论文
摘要
随着物联网技术的发展,无线传感器网络作为最为核心的基础设施,其应用场景越
来越广泛,其中,它在比较恶劣或特殊环境中进行监测工作的作用是无可替代的。感知
数据的收集是无线传感器网络最主要的任务和功能。但是,监测环境的恶劣性将会导致
网络发生不可预知的故障,从而严重影响了网络数据的可用性和完整性,影响了数据收
集工作。因此,如何提高监测环境中大规模无线传感器网络数据的可靠收集效率是一项
非常有价值和挑战性的研究。
自网络编码的提出后,研究学者已经相继提出了多种不同特性的网络编码技术来解
决无线传感器网络的数据有效收集问题。其中最具代表性的是 Kamra 等人提出的增量码
(Growth Codes)编码技术及相关的后续研究工作。Growth Codes 数据收集协议很好地
提高了网络数据的持久性,并提高了灾难场景中数据可靠收集的效率。然而,Growth
Codes 数据收集协议仍然存在很多问题导致较低的数据收集效率,例如:(1) 协议采用
完全随机的数据交换和备份方式会导致离汇聚节点越远的节点数据越难被回收,特别是
监测区域边缘的数据;(2) 协议的数据交换和备份方式还会造成网络数据分布的不均匀
性问题,特别在稀疏型网络中更为严重;(3) 无线传感器网络的特性决定了无线通信的
不稳定性,因此数据传输链路质量也是必须考虑的因素之一,而 Growth Codes 数据收
集协议的设计并未考虑链路故障的影响。
本文在 Growth Codes 编码技术的研究基础上,主要针对上述几个问题做了如下研
究工作:
(1) 针对上述第一个问题,本文汲取了传统数据收集协议的优势,提出了节点分级
策略,并设计了一类基于节点分级策略的无线传感器网络编码数据收集协议。协议赋予
每个节点一些轻量的网络路由信息和选取数据交换对象采用的概率函数,提高了边缘节
点的感知数据被汇聚节点回收的概率,降低了网络的数据延迟,提高了数据收集的效率。
随后,我们从概率论角度对协议中所采用的概率函数进行了设计。
(2) 针对稀疏型网络中数据分布不均匀问题,本文从传感器节点的角度出发,设计
了一类基于多编码源数据的数据收集协议,通过增加节点编码时所使用的源数据,促进
了网络不同区域的数据较均匀地传输备份到网络其他区域中,从而提高了稀疏型网络在
不同场