无线传感器网络中基于网络编码的路由协议研究

发布时间：2017-10-12 10:05

  本文关键词：无线传感器网络中基于网络编码的路由协议研究

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【摘要】：由于无线传感器网络节点通信范围有限,信号容易受到屏蔽、干扰,导致节点间的链路质量不稳定。另外,传感器节点通常采用微型电池供电,部署后的网络节点很难再得到能源的补充。因此,提高无线传感器网络的服务质量和降低节点能耗,延长网络生存周期,成为研究重点内容。在无线传感器网络电能受限情况下,组播相比单播和广播有明显的优势。网络编码改变了传统路由“存储-转发”机制,允许网络中间节点将数据进行编码处理后再转发,有效解决了数据传输所遇到的链路瓶颈问题,从而提高了网络服务质量和带宽利用率。机会路由打破了确定链路的路由方式,源节点预先不确定通过哪条链路发送数据,转发路径可能是多条,充分考虑无线信道的广播特性和不稳定性,减少了网络资源浪费,提高了通信质量。针对无线传感器网络中网络能耗过快和带宽利用不足问题,本文提出了一种基于网络编码的组播算法,算法在目标节点和源节点之间建立两条冗余路径,每个目标节点的冗余路径整合成了组播共享树,在冗余路径上利用Dijkstra算法选择编码节点,利用网络编码技术对数据编码传输。仿真结果表明该算法提高了网络带宽利用率,降低了网络能耗和传输时延。针对无线传感器网络无线链路不稳定,本文讨论了一种基于网络编码的机会路由算法。该算法在每一跳数据转发时,先将数据传到候选转发节点集,然后竞争选出一个节点相当于“次级源节点”并向“上级源节点”发送ACK,再向下一个节点集转发数据,每层依次类推,直到目的节点。网络中存在多个数据块传输,节点成功接受数据块及时回复ACK消息。实验仿真表明该算法在吞吐量、等待时延和传输次数等性能方面有所提高。
【关键词】：无线传感器网络 网络编码 组播 机会路由
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 研究背景与意义7-8
• 1.2 无线传感器网络简介8-11
• 1.2.1 网络体系结构8-9
• 1.2.2 节点结构9
• 1.2.3 网络的特点9-11
• 1.3 本文研究工作和组织结构11-13
• 1.3.1 本文研究工作11
• 1.3.2 本文组织结构11-13
• 第二章 相关研究13-28
• 2.1 组播13-18
• 2.1.1 组播技术介绍13-14
• 2.1.2 组播应用14-18
• 2.2 网络编码18-24
• 2.2.1 基本原理18-19
• 2.2.2 集中线性网络编码19
• 2.2.3 随机线性网络编码19-21
• 2.2.4 网络编码应用21-24
• 2.3 机会路由24-27
• 2.3.1 机会路由介绍24-25
• 2.3.2 机会路由应用25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 基于网络编码的共享组播树算法28-37
• 3.1 网络编码28-29
• 3.1.1 编码28
• 3.1.2 解码28-29
• 3.2 冗余路径29-30
• 3.3 网络编码的组播30-31
• 3.4 算法实现31-33
• 3.4.1 编码节点31-32
• 3.4.2 共享组播树32-33
• 3.5 能量消耗模型33-34
• 3.6 仿真结果分析34-36
• 3.7 本章小结36-37
• 第四章 基于网络编码的机会路由算法37-45
• 4.1 路由算法简介37-40
• 4.2 算法实现40-42
• 4.2.1 候选节点集40
• 4.2.2 传输过程40-42
• 4.2.3 ACK回复规则42
• 4.3 仿真实验与结果分析42-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 总结与展望45-47
• 5.1 总结45
• 5.2 展望45-47
• 参考文献47-51
• 在校期间发表论文情况51-52
• 致谢52-53

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本文编号：1018078