一种基于网络编码改进的泛洪协议的实现方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于网络编码改进的泛洪协议的实现方法，属于计算机网路技术 领域。
【背景技术】
[0002] 无线传感器网络(WSN)具有低成本、高灵活性、大规模自组织网络等优点，使其具 有广泛的应用前景。泛洪协议是WSN的一个原始协议，无线传感器网络中的很多操作，例如 数据转发、时间同步、节点定位、形成路由树等操作都需要进行泛洪。而且几乎在所有的路 由协议中，泛洪策略都会在数据传输或者路由发现阶段被用到。因此改进泛洪协议的性能 对于协议本身以及其它协议的性能改进有重要的促进作用。泛洪协议规定，当某个节点完 成广播消息的初始化后，就把这条消息发送给它所有邻居节点。当某个节点第一次接收到 FAM(flooding algorithm message)时，贝lj以广播的形式发送给其他邻居节点，如该节点已 收到过就丢弃该FAM，最后将信息数据发送给目的节点，最终实现整个网络的每个节点都接 受到过FAM。该协议不足在于，它容易引起信息的"内爆"和"重叠"，使网络的负载过重，造成 资源的浪费。但是，泛洪协议是一个最简单和最可靠的路由算法，在节点运动剧烈、进出网 络频繁变化的场景下，全网泛洪是最有效的方式，具有极好的健壮性。
[0003] 网络编码技术是网络通信研究领域中的一项重要突破，它允许网络节点基于传统 的数据转发的方法来参与数据处理，可以有效地提高网络吞吐量、鲁棒性和可靠性。网络编 码的出现为克服泛洪协议中负载过重，资源浪费等问题提供了一个新的思路。基于机会的 网络编码方法(COPE)，是一种涉及到数据流之间编码的机制，是用于多个单播流的路由协 议。COPE协议采用随机编码方式，能够获取邻居节点收到的数据信息，探测编码机会，可以 有效的提高无线网络单播传送的吞吐量。COPE所用到的编码运算比较简单，比较适用于无 线传感器网络。但是，在无线传感器的许多应用中，均要求感知数据全部被传输到目的端， 且没有丢失和发生差错。但是无线通信链路高失效率、节点资源受限以及环境干扰等因素 使得无线传感器网络的数据传输可靠性难以得到保障，因此提高数据传输可靠性一直是无 线传感器网络设计中重要问题。目前可靠路由研究集中在利用网络的冗余传送来实现可靠 性，包括多路径和丢包重传策略，且高可靠性的报文传送多具有实时性要求。多路径相对丢 包重传具有延时小的优势，但多路径意味着数据包冗余发送量的增大。考虑到传感器网络 资源受限的主要特征，多路径方式资源消耗会相对偏大，所以上述方法会造成能效降低，网 络生命周期变短。而本发明能够很好地解决上面的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于解决了上述现有技术问题的不足，提供了一种基于网络编码改进 的泛洪协议的实现方法，该方法使用异或算法的网络编码方案，对传送的数据包进行处理， 能够有效节约网络带宽资源和消耗能量。该协议使用简单的异或操作来完成网络编码，以 COPE编码机制为基础，在路由建立和数据转发两个阶段之间增加数据处理模块，能够明显 减少网络能耗和数据冗余度。
[0005] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:一种基于网络编码改进的泛洪协议 的实现方法，该方法协议编码过程包括：
[0006] 步骤1:节点准备发送数据时，首先检查该数据包是不是源数据包，若是源数据包， 则直接进行发送;若节点是中转节点，则调用编码算法查找编码机会，如果有编码机会就进 行编码操作；
[0007] 步骤2:根据自己的邻居接收表判断邻居能否解码;如果编码包中包含的所有η个 源数据包，并得知邻居接收表至少拥有其中的η-1个，则表示该邻居节点能够解码出该编码 包;其中，η-1表示有η-1个源数据包；
[0008] 步骤3:如果通过判断，则进行异或操作；
[0009] 步骤4:遍历完整个输出队列后，根据编码数据包集合更新数据包包头信息。
[0010] 进一步的，本发明的协议解码过程包括：
[0011] 步骤1:获取编码包信息；在数组中获取参与编码的所有数据包的信息，包括源节 点地址、序列号、发送时间，从编码数据包中获取参与编码的源数据包的数目；
[0012] 步骤2:判断能否解码;在自己的数据池中与编码数据包进行比较，统计不同的数 据包的个数;若不同的数据包个数为1，则能解码出相应不同的数据包，否则解码失败，同 时，统计记录数据池不存在的数据包的源地址和序列号，在解码成功的时候，该信息就是解 码出的原始数据包的信息；
[0013] 步骤3:恢复原始数据包;如果可以成功解码，节点就执行解码操作，通过对编码包 和已知的源数据包进行异或操作，来获取新数据包;通过把编码包包头中对应的信息写入 新数据包包头来完成包头信息的获取。
[0014] 本发明的协议使用简单的异或操作来完成网络编码，节点只需较低的计算能力就 可以完成。
[0015] 本发明的协议是以COPE编码机制为基础，在路由建立和数据转发两个阶段之间增 加数据处理模块。
[0016] 本发明的协议应用于无线传感器网络中，例如数据转发、时间同步、节点定位、形 成路由树等操作。
[0017] 有益效果：
[0018] 1、本发明是将网络编码技术与泛洪协议结合，在多径传输的基础上采用线性网络 编码技术，实现了网络编码随着网络中节点数量的增加而增加。
[0019] 2、本发明能够明显减少网络能耗和数据冗余度，并且能够有效地节约网络带宽资 源和消耗能量。
[0020] 3、本发明使用异或操作来完成网络编码，节点只需较低的计算能力就可以完成。
【附图说明】
[0021 ]图1为本发明接收数据处理的方法流程图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。
[0023] 实施例一
[0024] (1)数据处理模块
[0025] 如图1所示，本发明假设某节点发送数据包p，其邻居节点接收到该数据包p，则接 收数据的处理步骤如下：
[0026] 步骤1:如果p是原始数据包，首先判断它是不是新的数据包，若是新的数据包，就 更新邻居接收表并将该数据包备份到接收池，若不是新数据包，就直接将该包丢弃;然后再 判断