文档介绍：湖南大学
硕士学位论文
无线传感器网络中基于网络编码的可靠路由协议研究
姓名:吴文昌
申请学位级别:硕士
专业:信息与通信工程
指导教师:李仁发
20100526
摘要无线传感器网络且恢侄嗵宰橹纭K大量节点协作地感知和处理网络覆盖区域的信息。目前,在兄饕J褂萌种可靠性保障机制,包括前向纠错编码瓹⒍0卮和多径冗余发送。这三种机制都增加数据冗余来提高目煽啃裕歉鳺带来了不同程度的传输能耗开销。考虑到薪诘隳芰渴芟蓿诮诘闵先醇闪烁兄!控制以及无线通信等多种功能的特点,建立能量有效的可靠保障机制是一个值得研究的问题。本文在研究邢钟锌煽啃员U匣频幕≈希氐阊芯縒中基于网络编码的可靠性保障的方法。针对现有的可靠性保障机制对数据的冗余发送量过大、能耗过高的缺点,本文从能量有效的角度出发,做了以下工作:绫嗦虢岷系胶榉憾嗑堵酚芍小1疚氖紫冉⒍嗵榉耗P汀H缓螅提出了一种基于网络编码的可靠性保障策略。该策略在所有节点都采用随机线性网络编码对收到的多份数据进行编码,汇聚节点只要收到一部分线性无关编码数据就可以恢复出原始数据。最后将本文提出的基于网络编码的可靠性保障策略和简单单路径、前向纠错、多径传输进行比较对比。通过量化地比较各种机制的可靠性与冗余量,证明基于网络编码的可靠性保障机制相对传统的可靠性保障机制可以有效地提高可靠性,降低传输冗余量。悸堑胶榉翰痪弑赣τ眉壑担疚恼攵訵中一种轻量级可靠路由协议进行分析及改进,,然后在源节点计算满足期望可靠性的最小数据冗余度,建立满足冗余度要求的多路径,对原始数据进行编码发送;中间节点收到多个同组报文可以重编码,以提高系数向量线性无关概率;汇聚节点在收到足够的同组报文后完成解码操作。.怪芷谛约觳饪煽啃允欠衤闫谕煽啃砸G蟆H舨宦足期望可靠性要求,汇聚节点建立到源节点的反向路径,通知源节点调解转发概率。通过仿真实验证明,在保证可靠性的前提,.萊跎倭舜输冗余量,降低节点能量消耗。最后,对全文进行总结和展望,并指出未来的工作重点。关键词:无线传感器网络;可靠性;多径路由;能量有效:网络编码网络编码在无线传感器网络中的应用研究
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插图索引图无线传感器网络体系结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图可靠性保障机制分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图无线传感器节点协议栈结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图“单信源二信宿”蝴蝶网络⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图网络编码分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图“单信源三信宿”网络⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图可靠性随误码率变化的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图冗余量随误码率变化的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.榱鞒掏肌图仿真程序结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图运行时状态图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图冗余度随期望可靠性要求变化对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图冗余度随单跳链路报文丢失率变化对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图冗余度随链路跳数变化对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图洪泛多路径模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图图节点分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图传输量的减少与系数向量开销随期望可靠性变化的对比⋯⋯⋯⋯⋯..图传输量的减少与系数向量开销随丢包率变化的对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯淞康募跎儆胂凳蛄靠O媪绰诽浠亩员取硕士学位论文
第滦髀研究背景、,信息技术飞速发展,以4淼耐绺嗣堑纳畲来了巨大的变化。通过国际互联网嗣悄芄豢焖倭私馐澜绺鞯氐男挛牛方便地获得许多有用信息,还可以参与网上的交易与娱乐活动等。可以说网络已经成为人们日常生活不可缺少的一部分。而随着微电子,计算机、无线通信技术的进步和现代网络技术日新月异的发展,相应的人们的需求也越来越趋于便捷化、即时化。在学术界,对无线网络研究的关注越来越多,学者们纷纷投身于这个领域的研究工作,而其中,无线传感器网络的研究更是目前的热点和焦点【。随着无线通信技术的应用范围越来越广,对于无线通信技术的要求越来越多。当我们在某些应用场景,比如战场环境或者大规模环境检测时,无法通过预设通信设备和集中式控制方式进行无线通信。这时需要一种可以满足特殊应用环境的通信网络,它必须是自组织的、动态的、可靠的网络。无线传感器网络应运而生。如图所示,无线传