基于网络编码的缠绕多路径路由算法应用研究

发布时间：2018-06-20 00:46

本文选题：缠绕多路径 + 路由算法　；参考：《江南大学》2017年硕士论文

【摘要】：无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)因其低成本、低功耗、分布式和自组织等特点,成为获取物理世界信息的重要技术手段之一。节点失败和链路失效是WSNs路由算法、路由协议中存在的两个主要问题,学术界和产业界针对这两个问题,分别从多路径路由、缠绕路由、机会路由以及他们的不同结合等多个角度对上述问题进行了深入而广泛的研究。虽然通过引入缠绕多路径路由的协议有效地增加了网络的可靠性,但现有缠绕多路径路由大多仅适用于节点分布较为密集的网络,当网络变的稀疏时,路由算法或路由协议的性能将得不到保证。另一方面,通过研究将网络编码应用于缠绕多路径路由,允许中间节点对转发的数据执行编码操作,颠覆了传统无线传感器网络路由协议中采用的“存储-转发”的计算模式,能有效地降低传输开销、增加传输效率、降低丢包率,但是算法或协议之性能的实际体现对传感器节点本身的依赖性比较强、要求比较高,这极大地制约了该类算法、协议的进一步发展。本文将网络编码与缠绕多路径路由相结合进行研究,提出父节点可控的分布式缠绕多路径路由算法与基于网络编码的数据包可控缠绕多路径路由协议,主要研究工作和创新一并概括如下:(1)针对无线传感器网络中无线链路存在因节点失效或传输介质异构容易引起传输可靠性降低的问题,提出父节点可控的分布式缠绕多路径路由算法DPCBMR算法。该算法采用分层多父节点拓扑控制策略和协作式数据转发机制,在多跳转发阶段,引入最优父节点选择机制,根据转发路径上节点间的丢包率,选择丢包率较低的多个节点作为转发节点,以此来保证数据转发的成功率;进一步借助协作式数据转发机制保证待转发的数据在多路径选择时获得最佳路径,从而保证数据转发的可靠性和低能量消耗。仿真实验结果表明DPCBMR算法能最大程度上提高数据传输的可靠性,保证了数据传输的成功率,同时降低了数据传输时的能量开销。同经典的BMR和DSR相比较取得了比较大的改进;(2)针对网络编码技术中,中间转发节点能量消耗过大与“数据冲突”等问题,提出了一种网络节点数据发送控制策略,通过研究编码系数对能耗的影响,提出了基于数据压缩的随机线性编码方法,有效地降低了中间节点的转发数据量;通过研究路径宽度对传输可靠性、能耗的影响,提出了针对中间节点的最优数据包个数选择策略,从而有效地降低了数据转发次数并保证了数据传输的可靠性;通过研究协作式数据转发方法,确保数据沿着主路径传输,有效地限制了数据的冗余;通过研究Multi-packets-based Time Scheduler Scheme的方法有效地降低了数据冲突,从另一方面保证了数据传输的可靠性。在此基础上,研究并设计了NCFBMR协议,并通过与Singlepath、End-to-End ARQ、DSR、BMR等协议的实验比较,实验结果表明在传输可靠性与传输开销等方面有较大提升。
[Abstract]:Wireless Sensor Networks ( WNN ) is one of the most important technologies to acquire physical world information due to its low cost , low power consumption , distributed and self - organization . By studying the influence of the width of the path on the transmission reliability and the energy consumption , the optimal number selection strategy for the intermediate nodes is proposed , which effectively reduces the number of data forwarding and ensures the reliability of the data transmission .
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP212.9;TN929.5

【参考文献】