无线传感器网络基于网络编码的可靠数据传输技术

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1、浙江工业大学硕士学位论文无线传感器网络基于网络编码的可靠数据传输技术作者姓名：吴敏指导教师：朱艺华教授浙江工业大学信息工程学院2014年4月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterTechniquesofReliableDataTransmissionsoverWirelessSensorNetworksBasedonNetworkCodingCandidate：MinWuAdvisor：Yi．huaZhuCollegeofInformationEngineeringZhejiangU

2、niversityofTechnologyNov．2014浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其它个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：久殷日期：年月日ap修。j^‘，夕学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，

3、允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口2、不保密年解密后适用本授权书。(请在以上相应方框内打“、／”)作者签名：乡L处日期：副醴轹拗r年具＆湘卑t譬。∽年月Et文口／钐≮t{、。浙江工业大学硕士学位论文无线传感器网络基于网络编码的可靠数据传输技术摘要无线传感器网络产生于20世纪70年代，从最初的军事应用逐渐向民用方向蓬勃发展。进入21世纪之后，随着科技的进步，特别是计算机通信技术、传感技术以及超大规模集成电路的发展，传感器的生产成本越来越低，体积越来越

4、小，应用范围越来越广，这进一步促进传感器网络的发展。无线传感器网络的主要功能是，通过传感器节点采集感兴趣区域的一些数据，并将这些数据传输给观察者。在无线传感器网络中，传感器节点的资源极度受限，例如，节点的处理能力薄弱，内存空间小，无线电发射距离短，电池能量小，等等。而且，传感器节点之间的无线链路传递数据包的可靠性差。因此，在无线传感器网络中，实现数据包的可靠传递，是一个非常重要的研究课题。本文着重研究了无线传感器网络的数据传输的可靠性问题。首先，介绍了无线传感器发展的基本情况、无线传感器网络的特点、应用领域以及面临的挑战等；其次，介绍了数据可靠传输的常用方法，如多路径传输机制和ARQ机制等

5、。本文将网络编码技术应用于无线传感器网络的可靠数据传递，主要工作体现在以下两方面：一、考虑单信源节点和单信宿节点基于网络编码的多路径数据传输可靠性，着重研究源节点编码而中间节点不编码这一情况。为了提高编码和解码的效率，提出了构建一个范德蒙式向量作为源节点的编码向量，分析了从源节点对k个数据包经过网络编码后产生胛个新的数据包，通过构建多条不相交的可靠地路径对这，?个数据包进行传输，只要保证汇聚节点至少成功收到k个数据包，则能成功解码，获得原始k个数据包。然而传输的多条路径由于跳数的不同，数据传递链路之间数据包丢失的概率的不同，导致成功传输完一个数据包花费的时间各不相同，则以每条路径传输的时间

6、的为依据，计算出每条路径的传输数据包量。通过仿真实验，与传统的多路径传输方式相比较，在网络编码下的多路径数据传输能够很好的提升数据传输的可靠性；而在不同的编码系数下，即系数越大数据冗余越多的情况下，对数据传输的可靠性的提升非常显著。浙江工业大学硕士学位论文二、考虑多信源节点和多信宿节点之间数据传输的可靠性问题。由于多对节点在数据传输过程中可能存在一些交叉节点，交叉节点将同时接收多条链路上传输过来的数据包，转发则是依顺序逐个进行，而节点容量却非常有限，一旦节点缓存区存储满，将发生数据溢出，无法再接收新的数据包而丢失，降低了数据传输了可靠性。为解决这个问题，关键是对交叉节点进行网络编码，来提高

7、数据传输的吞吐量，防止出现数据溢出而丢包。为此，指出了使用EERQ的路由寻路方式寻找符合编码条件的交叉节点，并分析了数据溢出的概率。通过仿真实验，在发送一定量的数据包范围内，编码的交叉节点对降低数据的溢出作用明显，但发送数据包频率过快，数据量过大，则降低数据溢出效果不明显。本文的研究结果对提高无线传感器网络中传递数据包的可靠性有一定的应用价值。关键词：无线传感器网络，ARQ，多路径，网络编码，可靠性浙江工业大学硕士学位论