基于网络编码的无线传感器网络路由算法研究

发布时间：2020-11-18 12:56

　　 本文研究如何应用网络编码技术来提高无线传感器网络路由算法的性能,以减少在路由过程中的节点能量消耗,延长整个网络的寿命。网络编码是信息论领域诞生的新技术,它的出现改变了传统路由技术所采用的存储-转发的数据分发形式,而将数据在网络的中继节点进行编码处理后再转发,以压缩数据的方式减少了网络中传送的数据分组数目,从而提高了带宽利用率。针对无线传感器网络节点能量受限这一特点,本文利用网络编码技术,以降低节点能耗为目的,研究了基于网络编码的无线传感器网络路由算法,主要工作可以概括为： 1)针对固定网络拓扑结构中的无线传感器网络多播路由问题,提出了链路共享度的概念,按照链路共享度的值来确定链路的优先级,利用共享链路来减少多播路由所需的链路数目。在实验中,采用随机网络进行实验验证,计算机仿真结果表明,该算法与传统的最短路径多播树算法相比,可节省网络资源约6%～15%,结合随机网络编码算法,能够有效提升多播传输的性能。 2)针对未知网络拓扑结构中的无线传感器网络多播路由问题,提出了改进的Ford-Fulkerson算法,该算法是结合网络编码技术和节点分离路径建立无线传感器网络多播路由的分布式算法,能够减少参与多播路由的节点,并且整个多播过程中单个节点所需的传输次数大大减少,使得传感器节点的能量消耗得到有效减小,整个网络的数据流量分布更加均匀,从而延长了整个网络的生命周期。 3)基于在无线传感器网络中多汇聚节点同时向网络中广播不同查询信息所带来的多余能量损耗问题,提出了一种利用网络编码技术在部分传感器节点对数据包进行编码一转发的广播节能算法。在该算法中,节点是否参与编码转发依赖于本地邻居节点的信息。实验仿真结果表明,根据网络规模和节点密度不同,该算法能有效减少广播中参与转发的节点数目和编码节点数,从而降低了整个网络的能量消耗和计算开销,改善了网络性能。
【学位单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2012
【中图分类】：TN929.5;TP212.9
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状
    1.3 本文研究工作
    1.4 论文的组织结构
第二章 无线传感器网络与网络编码理论基础
    2.1 无线传感器网络理论基础
        2.1.1 无线传感器网络体系结构
        2.1.2 无线传感器节点内部结构
        2.1.3 无线传感器网络特点
    2.2 无线传感器网络路由协议介绍
        2.2.1 无线传感器网络多播路由协议
        2.2.2 无线传感器网络广播路由协议
    2.3 网络编码基本原理
    2.4 网络编码的数学模型
        2.4.1 信源节点的网络编码
        2.4.2 中间节点的网络编码
        2.4.3 随机线性网络编码
        2.4.4 网络编码的可译码条件
    2.5 本章小结
第三章 基于网络编码的无线传感器网络多播节能路由研究
    3.1 系统模型
    3.2 基于链路共享度的网络编码多播路由算法（NCMSL）
        3.2.1 链路共享度
        3.2.2 基于边分离路径的多播路径集
        3.2.3 算法描述
        3.2.4 算法性能仿真结果与分析
    3.3 基于节点分离路径的网络编码多播节能路由
        3.3.1 基于网络编码的无线传感器多播节能路由分析
        3.3.2 基于网络编码的无线传感器多播节能路由实现
        3.3.3 算法性能仿真与分析
    3.4 本章小结
第四章 基于网络编码的无线传感器网络广播节能路由研究
    4.1 无线传感器网络多汇聚节点广播模型
    4.2 基于网络编码的广播节能算法（ESBNC）
        4.2.1 节点状态转移分析
        4.2.2 转发评价函数
        4.2.3 算法描述
    4.3 算法性能仿真与分析
        4.3.1 仿真实验中采用的性能指标
        4.3.2 仿真实验结果分析
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 熊志强;黄佳庆;刘威;杨宗凯;;无线网络编码综述[J];计算机科学;2007年03期

2 王威;唐文胜;;网络编码在无线传感器网络中的应用研究[J];传感器与微系统;2008年02期

3 熊志强;刘威;程文青;廖盛斌;;基于网络编码的传感器网络信息交换算法研究[J];传感技术学报;2008年01期

4 唐文胜;王威;罗娟;匡旺秋;;WSN中一种基于网络编码的可靠传输算法[J];湖南师范大学自然科学学报;2008年01期

5 李姗姗;廖湘科;朱培栋;肖侬;;基于网络编码的无线传感网多路径传输方法[J];软件学报;2008年10期

6 王亨友;彭木根;王文博;;基于网络编码技术的无线传感器网络安全机制[J];中国电子科学研究院学报;2010年06期

7 侯雷;陈卓;;具备网络编码感知的能耗友好WSN路由策略[J];计算机应用;2010年12期

8 卢文伟;朱艺华;陈贵海;;无线传感器网络中基于线性网络编码的节能路由算法[J];电子学报;2010年10期

9 郝静;冯海林;;基于网络编码的无线传感器网络数据可靠性分析[J];计算机应用研究;2010年11期

10 靳皞;;计算机网络编码技术在无线传感器网络中的应用研究[J];煤炭技术;2011年09期

相关博士学位论文 前10条

1 张书奎;无线传感器网络中信息分发的可靠性研究[D];苏州大学;2010年

2 赵宝康;无线传感器网络隐私保护关键技术研究[D];国防科学技术大学;2009年

3 姜宇;基于无线传感器网络的远程抄表关键技术研究[D];吉林大学;2011年

4 周彦;无线传感器网络中基于量化信息的目标状态估计与融合[D];上海交通大学;2010年

5 谷雨;无线传感器网络中目标覆盖的研究[D];中国科学技术大学;2010年

6 马永波;无线传感器网络精确动态定位及其安全性问题研究[D];吉林大学;2010年

7 罗丹彦;无线传感器网络能量高效组建关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

8 毕嘉娜;无线传感器网络能量有效安全路由协议研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

9 李哲涛;多媒体无线传感器网络中若干算法研究[D];湖南大学;2010年

10 李玉凯;无线传感器网络高能效可靠数据传输理论及应用研究[D];华北电力大学（北京）;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 郝静;基于网络编码的无线传感器网络可靠性研究[D];西安电子科技大学;2011年

2 吴文昌;无线传感器网络中基于网络编码的可靠路由协议研究[D];湖南大学;2010年

3 吴华;无线传感器网络MAC与网络编码联合设计[D];西安电子科技大学;2010年

4 黄鹏;基于网络编码的无线传感器网络协议NC-GEAR研究[D];武汉理工大学;2011年

5 罗建中;无线传感器网络中基于网络编码的协作通信研究[D];广西大学;2011年

6 王艳萍;基于网络编码的无线传感器网络的分析与设计[D];南京邮电大学;2012年

7 钟春山;基于网络编码的传感器网络可靠传输技术研究[D];南京理工大学;2008年

8 苑玉召;无线传感器网络中结合网络编码的虚拟MIMO传输技术研究[D];安徽大学;2012年

9 蔡殷;基于无线传感器网络的光强环境监测系统设计[D];华中科技大学;2009年

10 黄衍玺;基于无线传感器网络的导航系统设计与实现[D];南京航空航天大学;2009年

本文编号：2888742