一种联合机会网络编码的机会路由方法
【专利摘要】本发明公开了一种联合机会网络编码的机会路由方法，其步骤：1.发送节点将数据编码打包后待发送；2.广播RTS帧，向发送节点邻居节点传输RTS帧；3.将该RTS帧通过CTS帧反馈其上游节点；4.上游发送节点计算各个下一跳节点的预期传输网络编码数据包次数（ECTX）；5.选择各个下一跳节点中ECTX值最小的下一跳节点作为中继节点；6.计算中继节点网络编码增益，选择编码增益最大的编码组合进行网络编码，该网络编码增益定义为记为：将编码数据包发送，转步骤3，选择中继节点；8.完成源节点至汇聚节点间数据链路的建立。该方法利用机会网络编码有效地将多个源节点数据编码融合，主动选择网络编码机会，提高无线传感器网络性能。
【专利说明】一种联合机会网络编码的机会路由方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种联合机会网络编码的机会路由方法，主要是在传输过程中传感器节点利用网络编码的编码机会，通过定义最小编码数据包传输数作为机会路由转发传感器节点的选择度量，使得数据传输过程中尽可能多的进行网络编码，提高无线传感器网络的吞吐量。
技术背景
[0002]无线传感器网络中数据发送时，源节点需要其它节点的数据中继。路由协议是无线传感器网络中，不可缺少的部分，路由协议在满足业务的QoS需求的同时，还应增强路由的自适应性，减少寻路 由的复杂性，降低路由开销，高效利用网络有限的资源。因此，在设计和分配无线传感器网络相关路由协议时，需要进行综合考虑各项因素。
[0003]网络编码是在每次传输中利用编码将数据融合，提高传输的信息量，减少传输次数。例如，Wu等在文献[l]、Frag0uli等在文献[2]以及Ho等在文献[3]中分别设计和提出了网络编码应用于无线传感器网络方案。在文献[4]和文献[5]分别提出了机会网络编码，该机会网络编具体是:假设每个节点侦听到邻近节点传输的数据，利用侦听到的数据信息进行网络编码。当网络中出现瓶颈链路时，链路的发起节点根据收到的数据包的传输数量，尽可能多利用网络编码，提高瓶颈链路的利用率。这种节点根据数据传输的需要而采用网络编码的机制，使得网络编码在中继节点的机会减少。大量潜在的网络编码机会使得网络吞吐量的进一步提高变成可能。相较于基于网络编码机制的路由协议，以网络编码为目的的路由协议能更加有效地提高网络吞吐量、减少网络传输的开销。然而，现有的机会路由技术主要针对传统的有线网络和有固定基础设施的无线传感器网络，不能直接应用于能量和资源严重受限的无线传感器网络。为了应对无线传感器网络中可靠性差、无线信道丢包严重等问题，为此，本发明提出了一种联合机会网络编码的机会路由方法。
[0004]参考文献
[1].Y.Wuj P.A.Chouj S.Y.Kungj Information exchange in wirelessnetworks with network coding and physical layer broadcast,’ ’ MicrosoftCorporation, 2004， Redmond, WAj Technical Report.[2].C.Fragoulij D.Katabij A.Markopoulouj M.Medardj H.Rahul, ' Wirelessnetwork coding: opportunities and challenges [C]，，J Proc.0f the IEEE MilitaryCommunications Conference MILC0M， 07， Oct.2007， pp:l_8.[3].T.Ho，J.Q.Jinj H.Viswanathanj ' 'On network coding and routing indynamic wireless multicast networks [C]，’’ Proc.0f the workshop on informationtheory and its applications, 2006，SanDiego (UCSD): University of California,pp: 1-4.[4].S.Kattij H.Rahul, W.Huj D.Katabij M.Medardj J.Crowcroftj ' 'Xorsin the air: practical wireless network coding [J]，’’ Computer CommunicationReview, 2006，vol.36, n0.4, pp:243-254.[5].W.Chen, K.Letaiefj Z.Caoj Opportunistic network codingfor wireless networks [C]，’’ Proc.0f IEEE International Conference onCommunications ICC’07， June 2007， Glasgow, Scotland, United kingdom,pp:4634-4639。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提出了一种联合机会网络编码的机会路由方法。利用无线传输特性，主动选择网络编码机会，有效地提高网络的整体性能。
[0006]为达到上述目的，我们作如下研究:
定义无线传感器网络抽象成有向图，记为:
G(V, K)，
其中，Z表示网络中传感器节点集合5表示传感器节点间的无线链路集合。
[0007]其中传感器节点集合‘由用于采集数据的传感器节点集合Sf数据汇聚节点Γ构成，具体如下:
【权利要求】
1.一种联合机会网络编码的机会路由方法，其特征在于: 步骤1:源节点采集视频数据，将数据编码打包发送至数据包发送节点； 步骤2:数据发送节点发送数据包前，广播RTS帧，向发送节点邻居节点传输RTS帧； 步骤3:邻居节点收到RTS帧，将该RTS帧通过CTS帧反馈其上游节点； 步骤4:上游发送节点计算各个下一跳节点的预期传输网络编码数据包次数(ECTX)； 步骤5:上游发送节点选择各个下一跳节点中ECTX值最小的下一跳节点作为中继节占.步骤6:判断中继节点是否为汇聚节点，若为汇聚节点，则转步骤8，否则转步骤7 ； 步骤7:中继节点根据收到的数据包次数(ECTX)，计算中继节点V网络编码增益4 , /为可能的数据编码组合种数，中继节点V选择编码增益最大的编码组合进行网络编码，该网络编码增益定义为该中继节点处网络编码最大增益增加记为:Pr =将编码数据包发送，跳转至步骤3，继续选择中继节点； 步骤8:数据发送至汇聚节点，完成源节点至汇聚节点间数据链路的建立。
2.根据权利要求1所述的一种联合机会网络编码的机会路由方法，其特征在于:上述步骤4所述的上游发送节点计算各个下一跳节点的预期传输网络编码数据包次数(ECTX)，其编码传输数表达式为:
3.根据权利要求2所述的一种联合机会网络编码的机会路由方法，其特征在于:上述步骤7所述的计算中继节点v网络编码增益其表达式为:
【文档编号】H04L1/00GK103428803SQ201310362972
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2013年8月20日
【发明者】邹君妮, 谭冲, 汪敏 申请人:上海大学