技術(shù)特征：

1.一種基于RPL協(xié)議的改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)編碼與數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于：包括拓?fù)湫畔@取步驟、節(jié)點(diǎn)編碼度數(shù)增長(zhǎng)控制步驟、傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)控制步驟、數(shù)據(jù)編碼步驟和數(shù)據(jù)解碼步驟；所述的拓?fù)湫畔@取步驟包括：獲取RPL路由協(xié)議產(chǎn)生的拓?fù)湫畔?，并同時(shí)了解數(shù)據(jù)收集節(jié)點(diǎn)的方向，選擇靠近數(shù)據(jù)收集節(jié)點(diǎn)的鄰居發(fā)送數(shù)據(jù)；

所述的節(jié)點(diǎn)編碼度數(shù)增長(zhǎng)控制步驟包括數(shù)據(jù)收集節(jié)點(diǎn)編碼度數(shù)增長(zhǎng)控制子步驟和傳感器節(jié)點(diǎn)編碼度數(shù)增長(zhǎng)控制子步驟；所述的數(shù)據(jù)收集節(jié)點(diǎn)編碼度數(shù)增長(zhǎng)控制子步驟包括以下子步驟：

S101：初始化，根據(jù)節(jié)點(diǎn)獲取到的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模N計(jì)算度數(shù)轉(zhuǎn)換點(diǎn)序列K，同時(shí)將數(shù)據(jù)收集節(jié)點(diǎn)期望的編碼度數(shù)D_exp賦值為1，將數(shù)據(jù)收集節(jié)點(diǎn)接收到的分組數(shù)量C_recv賦值為0；

S102：當(dāng)數(shù)據(jù)收集節(jié)點(diǎn)接收到分組Pr，進(jìn)入如下子步驟：

S1021：將C_recv的值做+1操作；

S1022：如果C_recv>K[D_exp]，則對(duì)D_exp的值做+1操作，同時(shí)將D_exp的值賦值給鄰居廣播編碼度數(shù)D_adv；其中K[D_exp]表示在編碼度數(shù)為D_exp的時(shí)候，要增加編碼度數(shù)所需要累計(jì)接收到的分組數(shù)量；

S1033：如果分組Pr的度數(shù)Pr.degree<D_exp或(Pr.degree＝D_exp且Pr.flags&DEGREE_UPDATE＝0)，則將D_exp的值賦值給鄰居廣播的編碼度數(shù)D_adv；其中，Pr.flags表示分組Pr中設(shè)置的標(biāo)識(shí)位，DEGREE_UPDATE為編碼分組的一個(gè)二進(jìn)制標(biāo)識(shí)，值為1表示編碼節(jié)點(diǎn)已經(jīng)接收到數(shù)據(jù)收集節(jié)點(diǎn)發(fā)送的編碼度數(shù)更新廣播信息，否則沒有收到數(shù)據(jù)手機(jī)節(jié)點(diǎn)的度數(shù)廣播信息；

S1023：返回步驟S1022；

所述的傳感器節(jié)點(diǎn)編碼度數(shù)增長(zhǎng)控制子步驟包括以下子步驟：

S201：初始化，根據(jù)節(jié)點(diǎn)獲取到的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模N計(jì)算度數(shù)轉(zhuǎn)換點(diǎn)序列K，同時(shí)將K的值賦值給傳感器節(jié)點(diǎn)更新的度數(shù)轉(zhuǎn)換點(diǎn)序列K_update，將傳感器節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的編碼度數(shù)D_now賦值為1，將傳感器節(jié)點(diǎn)當(dāng)前編碼度數(shù)的狀態(tài)D_now.state賦值為0，將傳感器節(jié)點(diǎn)常規(guī)分組的發(fā)送量C_regular_send賦值為0，將傳感器節(jié)點(diǎn)探聽分組的發(fā)送量C_listen_send賦值為0；

S202：當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)收到廣播的編碼度數(shù)D_adv，進(jìn)入如下子步驟：

S2021：如果D_adv>D_now，則更新編碼度數(shù)：將D_now賦值給D_adv，將STATE_UPDATE賦值給D_now.state；同時(shí)更新度數(shù)轉(zhuǎn)換點(diǎn)序列：將(C_regular_send+C_listen_send)/K[D_now-1]賦值給alpha，同時(shí)將K*alpha賦值給K_update；

S2022：如果D_adv＝D_now且D_now.state≠STATE_UPDATE，則將STATE_UPDATE賦值給D_now.state，將(C_regular_send+C_listen_send)/K[D_now-1]賦值給alpha，同時(shí)將K*alpha賦值給K_update；其中，STATE_UPDATE表示在編碼節(jié)點(diǎn)出儲(chǔ)存的當(dāng)前編碼度數(shù)D_now的狀態(tài)是否為最新，STATE_UPDATE＝1表示編碼節(jié)點(diǎn)已更新當(dāng)前編碼度數(shù)并與數(shù)據(jù)收集節(jié)點(diǎn)期望的編碼度數(shù)一致，否則節(jié)點(diǎn)當(dāng)前編碼度數(shù)未更新或與數(shù)據(jù)收集節(jié)點(diǎn)期望的編碼度數(shù)不一致；

S203：當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送分組Ps，進(jìn)入如下子步驟：

如果D_now.state＝STATE_UPDATE，則Ps.flags|＝DEGREE_UPDATE；

S204：當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)收到編碼分組Pr，進(jìn)入如下子步驟：

S2041：如果Pr.degree>D_now且Pr.flags&DEGREE_UPDATE≠0，則將D_adv賦值給D_now，將STATE_UPDATE賦值給D_now.state，(C_regular_send+C_listen_send)/K[D_now-1]賦值給alpha，同時(shí)將K*alpha賦值給K_update；

S2042：如果Pr.degree＝D_now且Pr.flags&DEGREE_UPDATE≠0，則將STATE_UPDATE賦值給D_now.state；

S205：如果將STATE_UPDATE賦值給D_now.state，則將next_degree()賦值給D_now，將～STATE_UPDATE賦值給D_now.state；其中，next_degree()表示編碼節(jié)點(diǎn)下一個(gè)使用的編碼度數(shù)；

S206：返回步驟S202；

所述的傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)控制步驟包括以下子步驟：

S301：將傳感器節(jié)點(diǎn)的無線模塊運(yùn)行在混雜模式下，傳感器節(jié)點(diǎn)收到兩種不同類型的分組，常規(guī)分組即目的物理地址是本節(jié)點(diǎn)的分組，以及探聽分組即目的物理地址非本節(jié)點(diǎn)的分組；

S302：如果傳感器節(jié)點(diǎn)收到常規(guī)分組Pr，進(jìn)入如下子步驟：

S3021：如果Pr未被轉(zhuǎn)發(fā)過，對(duì)Pr再編碼轉(zhuǎn)發(fā)；

S3022：如果Pr已經(jīng)被轉(zhuǎn)發(fā)過，且(C_listen_send/C_regular_send)≥((N_neighbor-N_child)/N_child)，對(duì)Pr再編碼轉(zhuǎn)發(fā)；其中，C_listen_send表示傳感器節(jié)點(diǎn)探聽分組的發(fā)送量，C_regular_send表示傳感器節(jié)點(diǎn)常規(guī)分組的發(fā)送量，N_neighbor表示包括節(jié)點(diǎn)自身的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)目，N_child表示包括節(jié)點(diǎn)自身的子節(jié)點(diǎn)數(shù)目；

S303：如果傳感器節(jié)點(diǎn)收到探聽分組Ps，且(C_listen_send/C_regular_send)<((N_neighbor-N_child)/N_child)，進(jìn)入如下子步驟：

隨機(jī)延遲，對(duì)Ps再編碼轉(zhuǎn)發(fā)；

S304：如果傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送常規(guī)分組Pr，則C_regular_send的值做+1操作；如果傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送探聽分組Ps，則C_listen_send的值做+1操作，同時(shí)調(diào)用節(jié)點(diǎn)編碼度數(shù)增長(zhǎng)控制步驟；

S305：返回步驟S302；

所述的數(shù)據(jù)編碼步驟用于傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)控制步驟中的編碼，包括以下子步驟：

S401：如果是常規(guī)分組的編碼Pr，則將常規(guī)分組Pr賦值給P，否則將空碼字賦值給P；

S402：如果P.degree≥D_now，則轉(zhuǎn)發(fā)P，并進(jìn)入步驟S404；

S403：從碼字緩存c_set中選擇碼字P與進(jìn)行編碼，生成碼字P_new：如果P_new.degree>0，轉(zhuǎn)發(fā)P_new；否則放棄本次發(fā)送；

S404：結(jié)束；

所述的數(shù)據(jù)解碼步驟包括以下子步驟：

S501：等待，直到收到編碼分組P；

S502：如果P.degree＝1，將P轉(zhuǎn)換為符號(hào)S，進(jìn)入步驟S507；如果P.degree>1，將P轉(zhuǎn)換為碼字C，進(jìn)入步驟S503；

S503：使用符號(hào)集合s_set化簡(jiǎn)C：如果C.degree＝0，C已解碼，丟棄C，進(jìn)入步驟S510；如果C.degree＝1，解碼并生成符號(hào)S，進(jìn)入步驟S507；

S504：使用碼字集合c_set化簡(jiǎn)C：如果C.degree＝0，C是重復(fù)碼字，丟棄C，進(jìn)入步驟S510；如果C.degree＝1，生成符號(hào)S，進(jìn)入步驟S507；

S505：使用C對(duì)c_set進(jìn)行化簡(jiǎn)，如果化簡(jiǎn)的c_set產(chǎn)生符號(hào)，則從c_set得到符號(hào)S，進(jìn)入步驟S507；

S506：將C加入c_set，并進(jìn)入步驟S510；

S507：輸入符號(hào)S；

S508：如果S未加入s_set，將S加入s_set，使用S對(duì)c_set化簡(jiǎn)；否則丟棄S；

S509：如果c_set中有度數(shù)為1的碼字，將碼字轉(zhuǎn)換成符號(hào)S，返回步驟S508；

S510：結(jié)束。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RPL協(xié)議的改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)編碼與數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于：所述的節(jié)點(diǎn)編碼度數(shù)增長(zhǎng)控制步驟中，傳感器節(jié)點(diǎn)的度數(shù)增長(zhǎng)要受到節(jié)點(diǎn)跳數(shù)的限制，跳數(shù)為1的節(jié)點(diǎn)可以達(dá)到K_update的最大度數(shù)D_max，跳數(shù)為2的節(jié)點(diǎn)則只能達(dá)到D_max-1，依次類推，跳數(shù)為H的節(jié)點(diǎn)的最大編碼度數(shù)為max(D_max-H+1,2)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RPL協(xié)議的改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)編碼與數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于：所述的傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)控制步驟中，將常規(guī)分組與探聽分組發(fā)送數(shù)量和節(jié)點(diǎn)的鄰居數(shù)與子節(jié)點(diǎn)數(shù)成比例；設(shè)節(jié)點(diǎn)有包括節(jié)點(diǎn)本身的鄰居數(shù)n、包括節(jié)點(diǎn)本身的子節(jié)點(diǎn)數(shù)c，則非子節(jié)點(diǎn)鄰居有(n-c)個(gè)，設(shè)當(dāng)前已發(fā)送的常規(guī)分組為t_x個(gè)，探聽分組為t_y個(gè)，那么：

$\frac{t_y}{t_x}=\frac{n-c}{c}.$

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RPL協(xié)議的改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)編碼與數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于：所述的數(shù)據(jù)編碼步驟中碼字緩存的選擇包括以下子步驟：

S601：初始化，將空碼字賦值給碼字C_new，將碼字緩存集合c_set的第一位c_set.start賦值給索引變量index，將false狀態(tài)賦值給參與編碼的碼字中是否包含本節(jié)點(diǎn)未發(fā)送的碼字b_new_code；

S602：如果本節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)this_code已經(jīng)發(fā)送過且未被確認(rèn)且(D_now>1或c_set[index].send_count>0)，則C_new+this_code賦值給C_new；其中，send_count為節(jié)點(diǎn)通過接收和發(fā)送分組的過程對(duì)碼字的優(yōu)先級(jí)；

S603：如果index＝c_set.end，查找結(jié)束，進(jìn)入步驟S606；其中，c_set.end為碼字緩存集合c_set的最后一位；

S604：將c_set[index]賦值給C_cur，C_cur表示從碼字緩存集合中選擇一個(gè)編碼分組，進(jìn)入如下子步驟：

S6041：如果C_cur已經(jīng)被編碼過程選用，跳過該碼字，進(jìn)入步驟S605；

S6042：如果b_new_code＝true，則進(jìn)行進(jìn)一步判斷：如果C_cur.send_count>0或者C_cur.send_count＝0，結(jié)束碼字選擇，進(jìn)入步驟S606；

S6043：如果C_cur.send_count>SEND_COUNT_LIMIT，結(jié)束碼字選擇，進(jìn)入步驟S606；其中SEND_COUNT_LIMIT表示同一個(gè)分組的發(fā)送次數(shù)限制；

S6044：如果C_cur.send_count＝0，將b_new_code賦值為true；

S6045：如果dist(C_new,C_cur)＝C_new.degree+C_cur.degree且dist(C_new,C_cur)≤degree_x，則將C_new+C_cur的值賦給C_new，dist()表示兩個(gè)編碼分組之間的距離,degree_x表示要從碼字緩存中選出的碼字的總編碼度數(shù)；

S605：將index的值做+1操作，返回步驟S605；

S606：如果C_new.degree＝0，則編碼失??；否則，編碼成功，返回C_new。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于RPL協(xié)議的改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)編碼與數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于：所述的send_count的值越大，代表該碼字的優(yōu)先級(jí)越低；當(dāng)傳感器從父節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)碼字，該碼字的send_count增加值為P₁；從同一級(jí)的節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)碼字或本節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)碼字，該碼字的send_count增加值為P₂；從子節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)碼字，該碼字的send_count增加值為P₃，為了保證距離數(shù)據(jù)收集節(jié)點(diǎn)更遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能以較大概率到達(dá)數(shù)據(jù)收集節(jié)點(diǎn)，P₁、P₂和P₃滿足：

P₁>P₂>P₃。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于RPL協(xié)議的改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)編碼與數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于：所述的數(shù)據(jù)解碼步驟中，在步驟S501之前還包括一個(gè)過濾子步驟，包括以下子步驟：

S701：接收到碼字P；

S702：如果碼字P被包含于碼字緩存c_set中，即P＝c_set[i]，則丟棄P，并增加對(duì)應(yīng)碼字緩存c_set[i]的優(yōu)先級(jí)，進(jìn)入步驟S706；

S703：如果碼字P包含碼字緩存c_set[i]中，使用c_set[i]化簡(jiǎn)P，并增加對(duì)應(yīng)碼字緩存c_set[i]的優(yōu)先級(jí)；

S704：如果碼字緩存c_set[i]包含碼字P，進(jìn)入如下子步驟：

S7041：如果c_set未滿，使用P化簡(jiǎn)c_set[i]，則將P存入c_set，并進(jìn)入步驟S706；

S7042：如果c_set已滿且c_set[i].degree≤D_now，則丟棄P，并進(jìn)入步驟S706；

S7043：否則，使用P替換c_set[i]，并進(jìn)入步驟S706；

S705：如果c_set未滿，將P存入c_set，并進(jìn)入步驟S706；如果c_set已滿，進(jìn)入如下子步驟：

S7051：如果P.degree≥D_now，并進(jìn)行進(jìn)一步判斷：如果max_degree(c_set)≤P.degree，則丟棄P，并進(jìn)入步驟S706；否則，使用P替換c_set中滿足max_degree(c_set)>P.degree的分組中send_count最大的分組，并進(jìn)入步驟S706；

S7052：如果P.degree<D_now，使用P替換c_set中send_count最大的分組中度數(shù)最小的分組，并進(jìn)入步驟S706；

S706：結(jié)束。