[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

技術領域

本發明屬于無線網絡與傳感網絡領域，涉及傳感網中基于網絡編碼的數據分發中的轉發選擇方法。

背景技術

隨著物聯網技術的不斷發展，無線傳感網絡技術迅速發展并被廣泛應用到軍事偵察、公共安全、智能交通、環境檢測、醫療保健等諸多領域。典型的無線傳感網絡由大量微型傳感器節點組成，它們被部署在無人的或需要人類頻繁參與的環境中，并通過無線自組成網，通過拓撲控制和網絡協議自動形成多跳網絡系統。無線傳感網絡使人們在任何時間、地點和環境條件下實時獲取大量詳實而可靠的信息，仿佛人類將遠程神經末梢伸向了世界的萬物。正因為無線傳感網規模之大覆蓋范圍之廣，使得傳感器節點上所運行程序的代碼更新遇到很多挑戰，代碼更新的過程是一個大數據分發的過程，選擇正確的發送端能減少數據沖突、傳輸開銷和完成時間。現有的很多工作都是研究可靠的高效的數據分發協議，其中有一種就是對要發送的數據進行編碼，這樣每次發送的數據包對絕大多數節點都是有用的，節點收到一定數量的編碼數據包后就可以解碼得到原來的數據包，這種方式比之前不使用編碼時，性能有所提高還不夠完善，因忽略了鏈路相關性存在的客觀事實，使得選出的發送端不夠準確，網絡的傳輸開銷并沒有得到消減，近年來研究表明鏈路相關性在比較大的程度上影響到數據的分發。

發明內容

本發明的發明目的是提供一種基于網絡編碼的傳感網數據分發中的轉發選擇方法，能夠進行更準確的轉發選擇，減少傳輸開銷。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：

本發明基于網絡編碼的傳感網數據分發中的轉發選擇方法，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，發送端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發送端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到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，則直接將該接收端節點的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中的第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，轉發節點發送M個編碼數據包；