基于网络编码的无线体域网数据传输策略研究

发布时间：2017-06-13 04:04

  本文关键词：基于网络编码的无线体域网数据传输策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着微电子技术和无线通信技术的不断发展,无线体域网的应用价值愈发明显,引起了国内外广泛的关注。与一般无线传感器网络以物理环境为监控对象不同,无线体域网以人体为中心,其网络数据极其重要和敏感。在数据传输过程中,如何设计适用于复杂人体环境的传输策略,以确保在实际应用中生理数据能及时发送到处理中心,是一个具有挑战性的问题。本文围绕数据传输策略,以网络编码技术为主线,从可靠、安全和节能这三个方面对无线体域网进行探讨。主要的工作和创新点有：1、提出一种基于网络编码的无线体域网可靠数据传输策略。在无线体域网中,如果将传感器的监测数据直接传输到处理中心,由于诸如反射、衍射、能量吸收、人体尾随等因素的影响,信号传输将很容易发生衰落甚至中断现象。基于此,本文提出在传统的多传感器协作传输方式中引入高能效的网络编码,以增强网络的健壮性。在该策略下,每一个传感器需要发送到处理中心的数据不仅仅是自身监测到的数据,还包括其它传感器的监测数据,而协作分集通过多个传感器的协作传输获得。本文以系统中断概率作为性能指标,对这三种传输策略进行了对比理论分析,得出本文所提出的传输策略在降低系统中断概率上拥有更好的性能。为验证理论分析的正确性,本文进行了相应的仿真对比实验,结果表明,相对于其它两种策略,本文策略能降低网络的系统中断概率,并提高数据传输的可靠性。2、提出一种结合随机网络编码和椭圆曲线密码学的无线体域网安全数据传输策略。随着无线体域网在各个领域应用的日渐广泛,其安全问题越来越不可忽视。针对无线体域网应用中人们关注的病患个人敏感数据在传输过程中容易受到攻击的安全问题,本文在网络中引入随机网络编码建立多播网络模型以增加相同传输次数下的数据信息量的基础上,采用椭圆曲线密码算法对传输信息进行签名,保障病患相关生理数据在传输过程中的安全。该策略分为三个阶段,即创建、签名和验证阶段。本文在理论上证明了该策略是安全的,能够有效地对信息进行污染验证,并能确定受攻击节点的位置,对于及时调整网络拓扑以保障传输安全有一定参考意义。3、提出一种基于多跳传输的无线体域网节能数据传输策略。在无线体域网中,降低监测数据在传输过程中的能耗至关重要。单跳传输方式虽然能降低传输时延,但与目的节点相隔较远的网络节点将消耗更多的能量而很快死亡；而多跳传输方式在提高数据传输量的同时又会增加与目的节点相隔较近的网络节点的传输能耗。基于此,本文结合单跳传输和多跳传输的优点,设计一种节能的数据传输策略。该策略在数据传输前会选择能耗函数最小的节点作为备选转发节点,以减少能量的消耗。另外,该策略包含一种优先级传输决策,以保证在低能量的条件下优先完成重要数据的传输。仿真实验表明,相比其它传输策略,该策略可使网络生命周期延长10%-50%,并在数据传输总量和优先保证传输重要数据方面有很大的提升。
【关键词】：无线体域网 网络编码 可靠 安全 节能
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 研究背景及意义11-13
• 1.2 研究现状13-16
• 1.3 本文研究工作16
• 1.4 本论文的组织结构16-18
• 第二章 无线体域网与网络编码理论基础18-31
• 2.1 无线体域网理论基础18-23
• 2.1.1 无线体域网体系结构18-19
• 2.1.2 无线体域网的特点19-21
• 2.1.3 无线体域网的应用21-23
• 2.2 网络编码23-30
• 2.2.1 网络编码基本原理23-26
• 2.2.2 网络编码模型26-27
• 2.2.3 随机线性网络编码27-29
• 2.2.4 网络编码的可译码条件29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 基于网络编码的无线体域网可靠数据传输策略31-38
• 3.1 系统模型31-34
• 3.1.1 传统协作传输策略32
• 3.1.2 网络编码协作策略32-34
• 3.2 性能分析34-36
• 3.3 实验仿真结果36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 基于网络编码的无线体域网安全数据传输策略38-46
• 4.1 引言38-39
• 4.1.1 无线体域网安全问题38
• 4.1.2 椭圆曲线密码学简介38-39
• 4.2 签名方案39-44
• 4.2.1 创建阶段40-41
• 4.2.2 签名阶段41-42
• 4.2.3 验证阶段42-44
• 4.3 性能分析44-45
• 4.3.1 安全方面44
• 4.3.2 效率方面44-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章 基于多跳传输的无线体域网节能数据传输策略46-54
• 5.1 网络模型46-47
• 5.2 传输策略47-50
• 5.3 仿真实验及结果分析50-53
• 5.3.1 仿真实验中采用的性能指标50-51
• 5.3.2 仿真实验结果分析51-53
• 5.4 本章小结53-54
• 第六章 结论54-56
• 6.1 工作总结54-55
• 6.2 研究展望55-56
• 参考文献56-62
• 致谢62-63
• 攻读硕士期间发表的学术论文63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张志强;黄志蓓;吴健康;;髋关节角多模型贝叶斯动态估计[J];电子与信息学报;2011年04期

2 赵礼峰;宋常城;白睿;;基于最小费用最大流问题的“排序”算法[J];计算机技术与发展;2011年12期

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本文编号：445638