無線傳感器網絡中基于噴泉碼編碼數據包收集和分布式存儲機制研究.pdf

1、無線傳感器網絡通常部署在惡劣或特殊的災害環(huán)境中，如地震、水災、火災等，用于檢測和采集環(huán)境中的數據。然而在這類場景下，網絡中的感知節(jié)點往往會變得異常脆弱，嚴重影響到網絡中監(jiān)測數據的持久性和可靠性。同時，傳感器節(jié)點本身具有能量有限的特點，由于環(huán)境條件受限，能量一般無法進行補充。當節(jié)點由于能量耗盡而失效時，也會使數據的可用性嚴重下降。數據的存儲、收集策略往往和數據持久性密切相關。因此，如何設計高效的數據存儲和收集策略來提高數據在網絡中的持久性

2、和可靠性是一個非常值得研究的課題。
　　目前，網絡編碼技術越來越受到人們的關注，并且在無線傳感器網絡的數據收集和存儲方面得到了廣泛的應用。無線傳感器網絡中引入噴泉碼的編碼技術能夠提高網絡數據的持久性，它推翻了傳統(tǒng)的通信網絡中使用的信息只能存儲和轉發(fā)而不能疊加的路由機制，允許網絡節(jié)點對傳輸的數據包以合適的方式進行編碼處理。利用網絡編碼技術，提高了數據在網絡中的持久性和可靠性。但是基于網絡編碼的數據分布式存儲策略通常利用隨機的方式轉發(fā)

3、數據包，效率較低，降低了數據的可用性；同時，隨機數據采集方式，會使收集到的數據包的度大小相差很大。導致解碼前期，在沒有足夠數量的低度數據包的情況下，高度的數據包暫時無法解碼，而出現嚴重的“陡壁效應”，影響數據的恢復效率。
　　針對以上所提出的問題，本文主要做了如下工作：
　?。?）為克服在惡劣或特殊災害場景下收集器無法進入網絡收集數據的情況，提出了基于粗糙路由的無線多跳網絡編碼數據收集機制 BRRCD，該路由只需要一次建立就

4、不需要更新和維護，克服了傳統(tǒng)路由的不足之處。利用粗糙路由，實現了根據數據包的度從小到大收集數據，緩解了在收集初期由于低度數據包數量較少而暫時無法解碼現象。為檢驗該策略的可行性，本文設計了一系列的實驗。結果表明，該策略有效提高了數據收集和解碼效率，很好的克服了“陡壁效應”。
　　（2）本文考慮到，在利用粗糙路由收集數據時，數據在向收集器匯聚的過程中為避免出現路由不通的情況，本文提了基于路徑判斷與篩選的數據回傳策略，即節(jié)點會選擇在上一

5、層網絡中擁有較多鄰居數的節(jié)點作為轉發(fā)地址，從而提高數據的收集效率。
　?。?）在面向節(jié)點脆弱的災難場景中，把數據快速的分布在整個網絡中進行編碼和備份是提高網絡中數據存活率的關鍵。本文提出了基于節(jié)點監(jiān)聽反饋策略的數據轉發(fā)機制 OFDDM，有效減少了無效轉發(fā)的次數，高效的完成了數據分布的任務，為及時把數據備份到網絡中其他節(jié)點上提供了更大的可能性。通過實驗表明，該策略在數據轉發(fā)效率上比LTCDS-1有明顯的提高。
　　數據收集是無