無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)編碼壓縮與解碼算法研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)編碼(NC)自問世以來便受到廣大學(xué)者的青睞。通過改變傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中路由的存儲—轉(zhuǎn)發(fā)模式，把編碼的觀念加入到中繼節(jié)點(diǎn)中。采用這種策略，我們能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容量最大的目的。由于無線網(wǎng)絡(luò)鏈路具有廣播特性，尤其適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)編碼的安插，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)緩存廣播的數(shù)據(jù)包，從而發(fā)現(xiàn)最好的數(shù)據(jù)包編碼機(jī)會。通過對數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)信息的編碼，能有效減少信息傳輸量，降低了傳輸過程中的復(fù)雜性。倘若將網(wǎng)絡(luò)編碼的理論應(yīng)用到無線網(wǎng)絡(luò)，則能夠提升無線網(wǎng)絡(luò)吞吐量、降低網(wǎng)絡(luò)能耗，數(shù)據(jù)傳輸

2、的可靠性也得以提高。
　　集無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)等無線網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)于一身，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是無線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域今后重點(diǎn)發(fā)展的方向。本論文的研究以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)能耗為目的，從削減數(shù)據(jù)量的傳遞出發(fā)，融合網(wǎng)絡(luò)編碼和壓縮感知理念，深入研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的節(jié)能方式。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)提出一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多徑傳輸自適應(yīng)節(jié)能算法，該算法的實現(xiàn)基于隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼(RNC-ESMP)。該算法首先根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量，優(yōu)先選擇路徑節(jié)

3、點(diǎn)能量最多和通信能耗最少的路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；其次，以目的節(jié)點(diǎn)解碼成功率為反饋因子，構(gòu)建目的節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)的反饋機(jī)制，信源節(jié)點(diǎn)自動調(diào)節(jié)傳輸所需路徑數(shù)，實現(xiàn)自適應(yīng)；再次，為了準(zhǔn)確反應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性，該算法摒棄原有一直等待編碼機(jī)會的方式，根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)緩存隊列長度和同一時刻節(jié)點(diǎn)所接收存儲不同數(shù)據(jù)包數(shù)，提出中繼節(jié)點(diǎn)編碼選擇方案和節(jié)點(diǎn)編碼概率，有效減少了編碼冗余。實驗結(jié)果表明，與傳統(tǒng)多路徑算法和采用網(wǎng)絡(luò)編碼的多路徑算法相比，該算法在提升系統(tǒng)可靠性的

4、同時降低了網(wǎng)絡(luò)能耗，延長了網(wǎng)絡(luò)生命周期，減少了數(shù)據(jù)傳輸端到端的時延，從而提高了網(wǎng)絡(luò)性能。
　　(2)提出一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼和壓縮感知的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能算法(CS-NCES)。該算法首先運(yùn)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的時間和空間相關(guān)性以及隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼矩陣和壓縮感知測量矩陣的相似性，在信源節(jié)點(diǎn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并應(yīng)用有限域壓縮感知對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，把編碼和壓縮融為一體，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的編碼—壓縮—再編碼，從而使得中繼節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)少于原數(shù)據(jù)量，隨之降低