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《3053基于网络编码的高效无线传感器网络数据广播算法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、无线广播中基于网络编码的隐藏终端解决机制后学知张大方何思茗(湖南大学计算机与通信学院，湖南长沙410082)(andyvan123@sina.com.cn)摘要:无线广播网络中由于没有RTS和CTS机制，因此会产生隐藏终端问题而无法解决。把网络编码的方法应用在无线广播网络中解决隐藏终端，在节点处采用特殊的机制确认碰撞包，再采用网络编码的方法解码碰撞包，从而恢复原始数据包。分析和实验表明网络编码解决机制减少了误码率和丢包率，提高了无线广播网络的吞吐量。关键词:网络编码，无线广播网络，隐藏终端，Ahiddentermin
2、alresolutionmechanismbasedonNetworkCodinginWirelessbroadcastNetworksHOUxuezhi,ZHANGdafang,HeSiMing(SchoolofComputerandCommunication,HunanUniversity,Changsha410082,China)Abstract:BecauseofintheabsenceofRTSandCTSmechanisminthewirelessbroadcastingnetwork,thehidden
3、terminalproblemcannotberesolved.Applicationofthemethodofthenetworkcodinginwirelessbroadcastingnetworktoresolvethehiddenterminalandadoptingaspacialmechanismtoconfirmthecollisionpacketsinthenode.Thenusingthemethodofnetworkcodingtodecodecollisionpacketsandrestorin
4、gtheoriginalpackets.Keywords:Networkcoding,Wirelessbroadcastingnetworks,hiddenterminal1引言无线传感器网络已被广泛应用于军事、环境监测、医疗护理、建筑物状态监控等很多方面。在传感器网络中，Sink节点经常需要对所有节点进行广播，比如应用程序开发与调试、代码更新、参数设置、任务分配等。本文所讨论的广播是Sink节点将数据包传输给网络中所有节点的一种操作。该广播必须是可靠、快速并且尽可能地减少能量消耗。网络编码理论[2]融合了编码和路由
5、技术,允许网络中间节点在传统数据转发的基础上参与编码，具有提升网络吞吐量、改善网络负载平衡、提高带宽利用率、节省无线网络节点能量消耗等优点。在无线传感器网络中，无线链路的不可靠性和物理层的广播特性非常适合使用编码的方法。如图1所示，Sink节点广播4个包（p1,p2,p3,p4）到所有节点。各个不同节点接收到的数据包是相互独立的，每个节点都有丢包的情况发生(各链路丢包率为均0.5)。假设每个节点收到了如图1所示的数据包，即节点1收到了p1和p2，丢失了p3和p4，节点2收到了p2和p3，丢失了p1和p4，节点3收到了
6、p3和p4，丢失了p1和p2。在没有网络编码的情况下，Sink节点不得不重传所有的4个包。但是如果利用网络编码，只需要再传送2个编码后的数据包。例如Sink节点可以发送p’1=p1+p2+p3+p4和p’2=p1+2p2+3p3+4p4。尽管每个节点丢失的是不同的数据包，但它们都可以顺利地解码出4个原始的数据包。例如，节点1收到了p1、p2、p’1和p’2，通过高斯消元法就可以解的4个原始包（p1,p2,p3,p4）。在这个例子中，利用网络编码减少了传输的次数，从原来的8次减少到6次。直观的看，发送数据包所消耗的能量
7、与数据包的发送次数在一定程度上是成比例的。减少数据包的传输次数就可以节省能量消耗。若更进一步，在Sink节点发送源数据包的时候就考虑采用网络编码，比如Sink节点最初不是广播4个包（p1,p2,p3,p4），而是先利用网络编码发送6个编码包（因为考虑了丢包的存在，所以发送大于4个的编码包，避免了重传），如p’1和p’2（p’1=p1+p2+p3+p4，p’2=p1+2p2+3p3+4p4）等，同样因为链路的不可靠性会造成节点丢包，但每个节点只要收到其中的任意4个满足系数向量线性独立的编码包，利用高斯消元法就能顺利解码
8、出4个原始包（p1,p2,p3,p4）。使用网络编码后，因为节点收到任意一个已编码的数据包都具有同等概率的作用，从而增强了网络的容错性和鲁棒性。P1,p2p2,p3p3,p4图1利用网络编码可减少传输次数本文首次将随机网络编码[3]的思想应用到Sink节点的数据广播中。在Sink节点进行流内网络编码，即对要发送的数据包进行编码后传送，中间节点可
