基于生成树的WSN溯源数据压缩方法的研究
本文关键词:基于生成树的WSN溯源数据压缩方法的研究 出处:《江苏大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:在无线传感器网络(WSNs)中,溯源数据(Provenance)记录了一个数据从产生至被传输到基站(BS)途经的所有节点以及在这些节点上对数据的操作,因此溯源数据的大小会随着参与数据转发、汇聚节点数量的增加而快速膨胀,导致WSN的带宽和能量迅速损耗。本文提出了一种基于生成树的溯源数据压缩方法,其基本思想是在字典中存放WSN拓扑图的生成树并对其建立索引,在数据包的传输过程中传输的是生成树的索引而不是完整的生成树,因此溯源数据中只须记录树的索引与数据源的ID,可以获得非常高的溯源数据压缩比。软件仿真和硬件实验的结果表明,在大规模稀疏WSN中,采用本方法溯源数据在文件大小和传输能耗等方面都要优于目前已知的其他溯源数据编码技术,而且该方法对线性溯源数据和聚合溯源数据采用完全相同的算法处理,实现简单、一致性好。本文的主要工作在于:(1)针对大规模稀疏WSN,提出了一种无损的压缩方法TPE(Tree Based Provenance Encoding Scheme,基于生成树编码的溯源数据压缩方法),在已知的同类方法中,具有最高的平均压缩比;(2)TPE对线性溯源数据和聚合溯源数据设计了相同的编码与解码方式,算法的通用性、一致性好;(3)做了基于TinyOS的仿真与基于ZigBee硬件节点组网的实验,实证了TPE的各项主要性能指标。
[Abstract]:In Wireless Sensor Networks (WSNs). The traceability data (Provenance) records all the nodes through which a data is generated and transmitted to the base station (BSs) and the operation of the data on these nodes. Therefore, the size of traceability data will expand rapidly with the increase of the number of convergence nodes and the number of participating data forwarding. This paper presents a traceability data compression method based on spanning tree. The basic idea of this method is to store and index the spanning tree of WSN topology graph in the dictionary. In the transmission of data packets, the index of the spanning tree is transmitted instead of the complete spanning tree, so only the index of the tree and the ID of the data source are recorded in the traceability data. A very high traceability data compression ratio can be obtained. The results of software simulation and hardware experiments show that in large scale sparse WSN. This method is superior to other known traceability data coding techniques in file size and transmission energy consumption. Moreover, this method uses the same algorithm to deal with linear traceability data and aggregate traceability data, which is simple and consistent. The main work of this paper is to deal with large scale sparse WSN. A lossless compression method, TPE(Tree Based Provenance Encoding Scheme, is proposed. The traceability data compression method based on spanning tree coding has the highest average compression ratio among the known similar methods. TPE designs the same coding and decoding methods for linear traceability data and aggregate traceability data. The algorithm is universal and consistent. The simulation based on TinyOS and the experiment based on ZigBee hardware node network are done, and the main performance indexes of TPE are proved.
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP212.9;TN929.5
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,本文编号:1417241
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