無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于噴泉碼編碼數(shù)據(jù)包收集和分布式存儲(chǔ)機(jī)制研究.pdf_第1頁(yè)
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1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常部署在惡劣或特殊的災(zāi)害環(huán)境中,如地震、水災(zāi)、火災(zāi)等,用于檢測(cè)和采集環(huán)境中的數(shù)據(jù)。然而在這類場(chǎng)景下,網(wǎng)絡(luò)中的感知節(jié)點(diǎn)往往會(huì)變得異常脆弱,嚴(yán)重影響到網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的持久性和可靠性。同時(shí),傳感器節(jié)點(diǎn)本身具有能量有限的特點(diǎn),由于環(huán)境條件受限,能量一般無(wú)法進(jìn)行補(bǔ)充。當(dāng)節(jié)點(diǎn)由于能量耗盡而失效時(shí),也會(huì)使數(shù)據(jù)的可用性嚴(yán)重下降。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、收集策略往往和數(shù)據(jù)持久性密切相關(guān)。因此,如何設(shè)計(jì)高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和收集策略來(lái)提高數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的持久性

2、和可靠性是一個(gè)非常值得研究的課題。
  目前,網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注,并且在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)收集和存儲(chǔ)方面得到了廣泛的應(yīng)用。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中引入噴泉碼的編碼技術(shù)能夠提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的持久性,它推翻了傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中使用的信息只能存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)而不能疊加的路由機(jī)制,允許網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包以合適的方式進(jìn)行編碼處理。利用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù),提高了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的持久性和可靠性。但是基于網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)策略通常利用隨機(jī)的方式轉(zhuǎn)發(fā)

3、數(shù)據(jù)包,效率較低,降低了數(shù)據(jù)的可用性;同時(shí),隨機(jī)數(shù)據(jù)采集方式,會(huì)使收集到的數(shù)據(jù)包的度大小相差很大。導(dǎo)致解碼前期,在沒(méi)有足夠數(shù)量的低度數(shù)據(jù)包的情況下,高度的數(shù)據(jù)包暫時(shí)無(wú)法解碼,而出現(xiàn)嚴(yán)重的“陡壁效應(yīng)”,影響數(shù)據(jù)的恢復(fù)效率。
  針對(duì)以上所提出的問(wèn)題,本文主要做了如下工作:
 ?。?)為克服在惡劣或特殊災(zāi)害場(chǎng)景下收集器無(wú)法進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)收集數(shù)據(jù)的情況,提出了基于粗糙路由的無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)收集機(jī)制 BRRCD,該路由只需要一次建立就

4、不需要更新和維護(hù),克服了傳統(tǒng)路由的不足之處。利用粗糙路由,實(shí)現(xiàn)了根據(jù)數(shù)據(jù)包的度從小到大收集數(shù)據(jù),緩解了在收集初期由于低度數(shù)據(jù)包數(shù)量較少而暫時(shí)無(wú)法解碼現(xiàn)象。為檢驗(yàn)該策略的可行性,本文設(shè)計(jì)了一系列的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,該策略有效提高了數(shù)據(jù)收集和解碼效率,很好的克服了“陡壁效應(yīng)”。
 ?。?)本文考慮到,在利用粗糙路由收集數(shù)據(jù)時(shí),數(shù)據(jù)在向收集器匯聚的過(guò)程中為避免出現(xiàn)路由不通的情況,本文提了基于路徑判斷與篩選的數(shù)據(jù)回傳策略,即節(jié)點(diǎn)會(huì)選擇在上一

5、層網(wǎng)絡(luò)中擁有較多鄰居數(shù)的節(jié)點(diǎn)作為轉(zhuǎn)發(fā)地址,從而提高數(shù)據(jù)的收集效率。
 ?。?)在面向節(jié)點(diǎn)脆弱的災(zāi)難場(chǎng)景中,把數(shù)據(jù)快速的分布在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行編碼和備份是提高網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)存活率的關(guān)鍵。本文提出了基于節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽(tīng)反饋策略的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制 OFDDM,有效減少了無(wú)效轉(zhuǎn)發(fā)的次數(shù),高效的完成了數(shù)據(jù)分布的任務(wù),為及時(shí)把數(shù)據(jù)備份到網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)上提供了更大的可能性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明,該策略在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)效率上比LTCDS-1有明顯的提高。
  數(shù)據(jù)收集是無(wú)

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