[發明專利]基于網絡編碼的傳感網數據分發中的轉發選擇方法

有效

• 申請號: 201410020942.6
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103780344B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 卜佳俊;董瑋;陳純;趙志為;王永剛
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L1/12
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 陳昱彤

1.一種基于網絡編碼的傳感網數據分發中的轉發選擇方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，傳感網中的接收端節點在接收完當前一輪編碼數據包后，計數缺失的編碼數據包，然后向傳感網中廣播REQ消息，所述REQ消息包括節點ID、數據頁的序號和缺失數量，所述節點ID為發送該REQ消息的接收端節點的ID，所述數據頁的序號為當前接收的數據頁的序號，所述缺失數量為當前一輪編碼數據包的缺失數量；

若所述接收端節點接收到的當前數據頁中的所有原始數據包都已通過解碼得到，則所述接收端節點將要廣播的REQ消息中的所述缺失數量計為N，N為單個數據頁所包含的編碼數據包的數量，N≥1；

步驟二，傳感網中的轉發節點收聽并獲取當前REQ消息中的節點ID、數據頁的序號和缺失數量，然后將當前REQ消息中的節點ID和缺失數量存儲到結構體數組中，轉發節點記錄所獲取的缺失數量作為當前缺失計數值；

步驟三，傳感網中的轉發節點繼續收聽并獲取當前REQ消息中的節點ID、數據頁的序號和缺失數量；

步驟四，傳感網中的轉發節點比較最新獲取的REQ消息中的數據頁的序號和該轉發節點上一輪發送的數據頁的序號；

若最新獲取的REQ消息中的數據頁的序號較大，則丟棄最新獲取的REQ消息，此時如果還有REQ消息需要收聽，則返回執行步驟三，否則執行步驟五；

若最新獲取的REQ消息中的數據頁的序號較小，則清空當前結構體數組中的所有元素，再把最新獲取的REQ消息中的節點ID和缺失數量存儲到結構體數組中，且該轉發節點將當前缺失計數值更新為最新獲取的REQ消息中的缺失 數量，此時如果還有REQ消息需要收聽，則返回執行步驟三，否則執行步驟五；

若最新獲取的REQ消息中的數據頁的序號和該轉發節點上一輪發送的數據頁的序號相等，則判斷最新獲取的REQ消息中的節點ID是否已經存儲在當前結構體數組中：如果是，則丟棄最新獲取的REQ消息；如果不是，則直接將該節點ID和最新獲取的REQ消息中的缺失數量存儲到當前結構體數組中，并比較最新獲取的REQ消息中的缺失數量和該轉發節點所存儲的當前缺失計數值，如果該轉發節點所存儲的當前缺失計數值更小，則將該當前缺失計數值更新為最新獲取的REQ消息中的缺失數量，此時如果還有REQ消息需要收聽，則返回執行步驟三，否則執行步驟五；

步驟五：在REQ消息接收過程結束過后，轉發節點依次計算當前數據頁中的待發送的M個下一輪編碼數據包的有效接收量，M的取值為轉發節點所存儲的當前缺失計數值；對于M個待發送的下一輪編碼數據包的第i個編碼數據包，1≤i≤M，轉發節點依次掃描存儲在結構體數組中的元素，如果結構體數組中的某個接收端節點的ID所對應的編碼數據包的缺失數量大于等于i，則根據式(1)計算第i個編碼數據包的有效接收量，否則根據式(2)和式(3)計算第i個編碼數據包的有效接收量，最后根據式(4)計算M個編碼數據包的平均有效接收量，然后啟動一個計時器，所述計時器的計時間隔如式(5)所示，當計時器觸發時，發送端節點發送M個編碼數據包；

其中，

式(1)至(4)中：

M表示轉發節點所存儲的當前缺失計數值；

i表示轉發節點待發送的M個編碼數據包中的第i個編碼數據包，1≤i≤M；

k表示發送REQ消息的接收端節點；

u表示接收REQ消息的轉發節點；

n_k表示接收端節點k所發送的REQ消息中的缺失數量的值，q_uk表示鏈路u→k的鏈路質量；

μ[i]表示當n_k≥i時，第i個編碼數據包的有效接收量；

η[i]表示當n_k＜i時，第i個編碼數據包的有效接收量；

P_i-1(k)表示轉發節點待發送的前i-1個編碼數據包中，接收端節點k收到的編碼數據包數小于n_k的概率，它是接收端節點k收到0到n_k-1個編碼數據包的概率之和；

組合數表示前i-1個編碼數據包被接收端節點k收到其中m個的情形，1≤m≤i-1；

表示m個編碼數據包都被接收端節點k收到的概率；

(1-q_uk)^i-1-m表示剩下的i-1-m個編碼數據包沒有被接收端節點k收到的概率；

γ_u表示轉發節點u所計算的M個編碼數據包的平均有效接收量；

式(5)中，C為不小于100的整數；γ_u表示轉發節點u所計算的M個編碼數據包的平均有效接收量，T_r表示(0，8]范圍內的隨機數。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：在所述步驟五中，轉發節點計算出待發送的M個編碼數據包的平均有效接收量之后，在啟動計時器之前，清空當前結構體數組。