基于簇內(nèi)偵聽的網(wǎng)絡(luò)編碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種網(wǎng)絡(luò)編碼方法，特別設(shè)及一種利用網(wǎng)絡(luò)編碼解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 中能量有限和能耗不均衡的基于簇內(nèi)偵聽的網(wǎng)絡(luò)編碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -方面，為了降低無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能耗不均的問題，現(xiàn)有技術(shù)采用簇頭輪 換策，也就說讓節(jié)點(diǎn)輪流擔(dān)任簇頭的角色，負(fù)責(zé)收集簇成員的數(shù)據(jù)。然后簇頭節(jié)點(diǎn)之間相互 形成的主干結(jié)構(gòu)中仍然存在能耗不均的問題。另一方面，現(xiàn)有技術(shù)用對(duì)編碼技術(shù)的應(yīng)用主 要是通過編碼緩解流量擁塞，提高吞吐量，并沒有和能耗均衡相關(guān)。
[0003] 異或編碼在鏈型拓?fù)浜蚗拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的運(yùn)用如圖1中（a)和(b)兩種情況所示，在運(yùn) 兩種情況下，一個(gè)數(shù)據(jù)流a和另一個(gè)數(shù)據(jù)流b在R點(diǎn)相遇，R對(duì)a和b進(jìn)行了異或編碼，然后將 a貨6轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳，下一跳節(jié)點(diǎn)A和B(D1和D2)同時(shí)接收到編碼數(shù)據(jù)流，并且將傳輸次數(shù) 從四次將為=次。（a)和(b)兩種情況不同的地方在于，情況(b)是采用鄰居偵聽的方式獲得 解碼機(jī)會(huì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是為了解決上述問題而進(jìn)行的，目的在于提供一種降低網(wǎng)絡(luò)能量，提高網(wǎng) 絡(luò)吞吐量，促進(jìn)能耗均衡，提高網(wǎng)絡(luò)壽命的基于簇內(nèi)偵聽的網(wǎng)絡(luò)編碼方法。
[0005] 本發(fā)明提供的基于簇內(nèi)偵聽的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，具有運(yùn)樣的特征，包括W下步驟：
[0006] 步驟一，形成多個(gè)簇結(jié)構(gòu)，每個(gè)簇結(jié)構(gòu)包括一個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)和多個(gè)簇成員節(jié)點(diǎn)；
[0007] 步驟二，形成覆蓋簇結(jié)構(gòu)，具有根節(jié)點(diǎn)的樹結(jié)構(gòu)；
[000引步驟=，給樹結(jié)構(gòu)中的所有節(jié)點(diǎn)分配樹地址；
[0009] 步驟四，當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)流和第二數(shù)據(jù)流在當(dāng)前編碼節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)，根據(jù)樹地址判斷第 一數(shù)據(jù)流和第二數(shù)據(jù)流是否滿足編碼條件，如果滿足編碼條件則將第一數(shù)據(jù)流和第二數(shù)據(jù) 流進(jìn)行異或運(yùn)算形成當(dāng)前編碼流；W及
[0010] 步驟五，將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的樹地址更新為當(dāng)前編碼數(shù)據(jù)流的當(dāng)前臨時(shí)源地址W及將第 一數(shù)據(jù)流和第二數(shù)據(jù)流的臨時(shí)源地址更新為當(dāng)前編碼數(shù)據(jù)流的當(dāng)前臨時(shí)目的地址，并根據(jù) 當(dāng)前臨時(shí)源地址和目的地址對(duì)當(dāng)前編碼數(shù)據(jù)包進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，
[OOW 其中，樹結(jié)構(gòu)中簇頭節(jié)點(diǎn)形成主干，簇成員節(jié)點(diǎn)形成枝葉，
[0012] 編碼條件為前編碼節(jié)點(diǎn)和第一數(shù)據(jù)流的臨時(shí)目的地址之間的樹路徑經(jīng)過第二數(shù) 據(jù)流的臨時(shí)源地址的至少一個(gè)同簇節(jié)點(diǎn)或鄰居節(jié)點(diǎn)且當(dāng)前編碼節(jié)點(diǎn)與第二數(shù)據(jù)流的臨時(shí) 目的地址節(jié)點(diǎn)之間的樹路徑經(jīng)過第一數(shù)據(jù)流的臨時(shí)源地址的至少一個(gè)同簇節(jié)點(diǎn)或鄰居節(jié) 點(diǎn)。
[0013] 本發(fā)明提供的基于簇內(nèi)偵聽的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，還具有運(yùn)樣的特征:其中，簇頭節(jié)點(diǎn) 根據(jù)節(jié)點(diǎn)的剩余能量和節(jié)點(diǎn)密度周期性選舉，一個(gè)簇結(jié)構(gòu)中的簇成員節(jié)點(diǎn)數(shù)量可W根據(jù)需 求調(diào)整。
[0014] 本發(fā)明提供的基于簇內(nèi)偵聽的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，還具有運(yùn)樣的特征：其中，簇頭節(jié) 點(diǎn)、簇成員節(jié)點(diǎn)、根節(jié)點(diǎn)在每一個(gè)樹上的地址按照Zigbee/802.15.4協(xié)議進(jìn)行分配。
[0015] 本發(fā)明提供的基于簇內(nèi)偵聽的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，還具有運(yùn)樣的特征:其中，樹結(jié)構(gòu)還 包括:橋節(jié)點(diǎn)，當(dāng)簇頭節(jié)點(diǎn)的通信范圍內(nèi)沒有找到其他的簇頭節(jié)點(diǎn)作為父節(jié)點(diǎn)，簇頭節(jié)點(diǎn)在 n倍通信半徑的范圍內(nèi)捜索距離第一個(gè)根節(jié)點(diǎn)最近的簇頭節(jié)點(diǎn)作為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，并選擇通往 該目標(biāo)節(jié)點(diǎn)最短路徑上的節(jié)點(diǎn)為橋節(jié)點(diǎn)，橋節(jié)點(diǎn)在多根多樹結(jié)構(gòu)的形成過程中轉(zhuǎn)化為簇頭 節(jié)點(diǎn)。
[0016] 本發(fā)明提供的基于簇內(nèi)偵聽的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，還具有運(yùn)樣的特征:其中，根節(jié)點(diǎn)的 數(shù)量可W根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整。
[0017] 本發(fā)明提供的基于簇內(nèi)偵聽的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，還具有運(yùn)樣的特征，包括：
[0018] 步驟六，當(dāng)前編碼節(jié)點(diǎn)接受的第一數(shù)據(jù)流和第二數(shù)據(jù)流的臨時(shí)目的地址和當(dāng)前編 碼節(jié)點(diǎn)的地址一致，對(duì)第一數(shù)據(jù)流和第二數(shù)據(jù)流進(jìn)行解碼操作，然后執(zhí)行步驟五。
[0019] 發(fā)明作用和效果
[0020] 根據(jù)本發(fā)明所設(shè)及基于簇內(nèi)偵聽的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，使得網(wǎng)絡(luò)編碼與能耗相關(guān)，也 就是越接近根節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)流量越大，擁有的編碼機(jī)會(huì)也越多；直接根據(jù)樹地址進(jìn)行編 碼條件判斷的方法簡單，開銷小;本發(fā)明中的臨時(shí)目的地址和源地址更新的方法有利于數(shù) 據(jù)流的無限制再編碼。
【附圖說明】
[0021] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中異或編碼在鏈型拓?fù)浜蚗拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的運(yùn)用的拓?fù)鋱D；
[0022] 圖2是本發(fā)明在實(shí)施例中的基于簇內(nèi)偵聽的網(wǎng)絡(luò)編碼的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示例圖；
[0023] 圖3是本發(fā)明在實(shí)施例中的基于簇內(nèi)偵聽的網(wǎng)絡(luò)編碼的編碼條件示例圖；W及
[0024] 圖4是本發(fā)明在實(shí)施例中的臨時(shí)源地址和目的地址更新的過程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] W下參照附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所設(shè)及的基于簇內(nèi)偵聽的網(wǎng)絡(luò)編碼方法作詳細(xì) 的描述。
[0026] 圖2是本發(fā)明在實(shí)施例中的基于簇內(nèi)偵聽的網(wǎng)絡(luò)編碼的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示例圖。
[0027] 如圖2所示，基于簇內(nèi)偵聽的網(wǎng)絡(luò)編碼方法具有W下步驟。
[0028] 步驟一:形成多個(gè)簇結(jié)構(gòu)1-1，每個(gè)簇結(jié)構(gòu)包括一個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)1-1-1和多個(gè)簇成員 節(jié)點(diǎn)1-1-2。簇頭節(jié)點(diǎn)1-1-1根據(jù)節(jié)點(diǎn)的剩余能量和節(jié)點(diǎn)密度周期性選舉，一個(gè)簇結(jié)構(gòu)中的 簇成員節(jié)點(diǎn)數(shù)量可W根據(jù)需求調(diào)整。
[0029] 步驟二:形成如圖2所示的覆蓋簇頭節(jié)點(diǎn)1-1-1和簇成員節(jié)點(diǎn)1-1-2的樹結(jié)構(gòu)1，樹 結(jié)構(gòu)包括簇頭節(jié)點(diǎn)1-1-1形成的主干1-1-3和簇成員節(jié)點(diǎn)1-1-2形成的枝葉1-1-4,該樹結(jié)構(gòu) 1還包括橋節(jié)點(diǎn)，當(dāng)簇頭節(jié)點(diǎn)1-1-1的通信范圍內(nèi)沒有找到其他的簇頭節(jié)點(diǎn)1-1-1作為父節(jié) 點(diǎn)，簇頭節(jié)點(diǎn)1-1-1在n倍通信半徑的范圍內(nèi)捜索距離第一個(gè)根節(jié)點(diǎn)1-2最近的簇頭節(jié)1-1-1 點(diǎn)作為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，并選擇通往該目標(biāo)節(jié)點(diǎn)最短路徑上的節(jié)點(diǎn)為橋節(jié)點(diǎn)，橋節(jié)點(diǎn)1-2在多根多 樹結(jié)構(gòu)的形成過程中轉(zhuǎn)化為簇頭節(jié)點(diǎn)1-1-1。根節(jié)點(diǎn)1-2的數(shù)量可W根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整。
[0030] 步驟=，給所有覆蓋簇頭節(jié)點(diǎn)1-1-1、簇成員節(jié)點(diǎn)1-1-2、橋節(jié)點(diǎn)和根節(jié)點(diǎn)1-2分配 樹地址。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在每一個(gè)樹上的地址按照Zigbee/802.15.4協(xié)議進(jìn)行分配，后續(xù)根據(jù)3個(gè) 點(diǎn)的樹地址就可W判斷出兩點(diǎn)之間的樹路徑是否經(jīng)過第=點(diǎn)。判斷方法相對(duì)簡單。
[0031] 步驟四，當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)流和第二數(shù)據(jù)流在當(dāng)前編碼節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)，根據(jù)地址判斷第一 數(shù)據(jù)流和第二數(shù)據(jù)流是否滿足編碼條件，如果滿足編碼條件則將第一數(shù)據(jù)流和第二數(shù)據(jù)流 進(jìn)行異或運(yùn)算形成當(dāng)前編碼流。
[0032] 編碼條件為當(dāng)前編碼節(jié)點(diǎn)和第一數(shù)據(jù)流的臨時(shí)目的地址之間的樹路徑經(jīng)過第二 數(shù)據(jù)流的臨