面向WSN的自适应网络编码算法研究

论文摘要

无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Network)是近年来发展日益迅速和应用日益广泛的无线网络,但从系统的角度看,它的许多性能存在矛盾,难以解决。近年来出现的网络编码技术可以有效地解决这一问题。本文主要研究面向WSN的无线网络编码技术。论文分析了COPE和MORE协议两种典型的无线网络编码应用协议,从吞吐量、可靠性、通信的公平性和移动性支持等几方面研究了无线网络的广播性、空间分集性和明显的数据冗余度等特点,重点研究了根据邻居节点数自适应地确定编码方案的自适应网络编码算法。论文分析了无线传感器网络的网络特点,建立相应的网络模型,然后对算法进行仿真,分析了自适应网络编码算法的可靠性和传输次数均值,通过与gossip转发方案的性能进行仿真比较,证明该编码方案是可行的且有较好的性能。论文还对算法的成本与性能进行了分析评估,证明该算法通信量低,可靠性高,传播时延小,同时具有非常好的负载均衡性能。这都证明该自适应网络编码算法在传感器网络中是可行的且有效的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究目的和背景
• 1.2 WSN 的网络结构及特点
• 1.2.1 WSN 的网络体系
• 1.2.2 无线传感器网络的特点
• 1.3 网络编码的研究现状
• 1.4 研究内容与论文安排
• 第二章 无线网络编码
• 2.1 无线网络编码的提出
• 2.2 无线网络编码的优势
• 2.2.1 吞吐量
• 2.2.2 可靠性
• 2.2.3 公平性
• 2.2.4 移动性的支持
• 2.3 本章小结
• 第三章 自适应网络编码算法
• 3.1 WSN 中的编码工作
• 3.2 可靠性与期望传输次数
• 3.2.1 建立概率模型
• 3.2.2 仿真结果分析
• 3.3 网络编码与转发的比较
• 3.3.1 gossip 的转发方案设计
• 3.3.2 两种策略的可靠性比较分析
• 3.4 自适应网络编码算法设计
• 3.4.1 需要满足的特性
• 3.4.2 编码方案的参数选择
• 3.4.3 自适应地确定编码方案
• 3.4.4 NACK 消息的处理
• 3.5 自适应编码算法及其详细流程
• 第四章 自适应网络编码算法的评估
• 4.1 自适应网络编码算法的代价分析
• 4.1.1 数据包开销
• 4.1.2 高斯消去法的可解性
• 4.1.3 解码方法的可行性证明
• 4.2 自适应网络编码算法的性能评估
• 4.2.1 停顿间隔T 的影响
• 4.2.2 通信量的变化
• 4.2.3 负载均衡状况
• 4.2.4 快速传播时延
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献