无线传感器网络中基于网络编码的生存时间优化策略

摘要

无线传感器网络是一种应用型的无线网络系统。当无线传感器网络正在运行时，传感器节点会将感知到的信息以多跳的形式源源不断地传输给汇聚节点，此时，汇聚节点周围会形成巨大的数据流，汇聚节点附近的节点为了转播其他节点产生的数据包而承受着巨大的通信负载，导致这个区域的节点能量快速耗尽，出现能量空洞问题，这个区域称为瓶颈区域。瓶颈区域内节点失效与否直接影响着整个无线传感器网络的生存时间，因此，如何采取良好的策略来提高瓶颈区域节点的能量利用率和延长网络生存时间成为了研究的热点。
　　在无线传感器网络中，使用网络编码技术能够有效地提高传感器节点的能量利用率。但是传感器节点容易受自身属性的限制和环境状况的影响，目前关于无线传感器网络的研究都很少将网络编码传输方式与传感器节点的实际情况相结合。鉴于上述的问题和不足之处，我们做了大量的研究，提出了新颖的解决方案。
　　本文提出了两种无线传感器网络生存时间优化策略，一种是基于网络编码的无线传感器网络瓶颈区域生存时间优化策略，通过考虑瓶颈区域内传感器节点缓冲区的实际情况对传输的影响，并结合网络编码技术，从而提出了该方案。另一种是在无线传感器网络中结合节点传输范围和网络编码的节能策略TRNC，通过分析传感器节点的传输范围对节点的能耗影响，发现节点发送数据包所消耗的能量与它的传输距离成正比例关系，然后合理地调整瓶颈区域节点的传输范围，将瓶颈区域分成了两层，TRNC策略充分结合了网络编码的传输优势，在两层瓶颈区域上使用了双层网络编码方法。
　　本文将上述两种优化策略进行了数值模拟实验，并将它们与现存的策略进行性能比较。实验结果表明，这两种优化策略都能够有效地提高节点的能量利用率，延长网络生存时间。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 研究意义

1.3 研究现状

1.4 本文研究内容和工作

1.5 本文组织结构

第2章 相关知识介绍

2.1 无线传感器网络

2.2 网络编码

2.3 本章小结

第3章 基于网络编码的无线传感器网络瓶颈区域生存时间优化策略

3.1 系统模型

3.2 传输策略

3.3 能耗分析

3.4 数值模拟

3.5 本章小结

第4章 无线传感器网络中结合节点传输范围和网络编码的节能策略

4.1 问题提出

4.2 结合传输范围和网络编码的节能策略（TRNC策略）

4.3 性能分析

4.4 数值模拟

4.5 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果