[发明专利]一种基于无线传感器网络的网络编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络通信技术领域，具体是涉及一种基于无线传感器网络的网络编码方法。 

背景技术

传统的计算机网络中，传输网络中的中间节点(路由器或交换机)对接收到的数据包采取存储转发的策略，不对数据包做任何处理。然而，网络中传输的数据包本质上是连续的比特流，是一组抽象的代数符号，理论上就存在可以对其进行代数运算的可能性。所以可以让节点对多条链路上收到的数据包进行一定的线性或非线性操作(编码)，然后再发送出去，在目的节点上，通过一定的逆运算可以恢复出信源所发的信息。网络编码正是根据上述思想而产生的。网络编码是一种数据传输的思想，它通过在中间节点进行数据处理来提高传输的效率。 

现有的传感器节点通常是一个微型的嵌入式系统，通过携带能量有限的电池供电，它的处理能力、存储能力和通信能力相对较弱；目前在无线传感器网络中应用网络编码技术都是基于软件层面实现，而无线传感器网络中，受限于传感器节点的处理能力，在传感器节点在软件层面实现网络编码会产生一定的延迟和消耗一定的能量。 

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于无线传感器网络的网络编码方法，该网络编码方法在中间节点使用网络编码器实现数据快速、有效的传输数据，而在汇聚节点则在软件层面恢复出数据的数据传输，提高了网络的吞吐量、节约了能量、缩短了传输时间，实现了无线传感器网络中数据的高效传输。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种基于无线传感器网络的网络编码方法，包含以下步骤： 

(1)在源节点发送一组数据包时，为这组数据包设置一个组标识、一个编码类型字段，编码类型字段表示使用了何种编码器对数据进行了编码，二进制000表示数据未编码、二进制001表示使用与门编码器进行编码、二进制010表示使用或门编码器进行编码、二进制011表示使用与非门编码器进行编码、二进制100表示使用或非门编码器进行编码、二进制101表示使用异或门编码器进行编码、二进制110表示使用异或非门编码器进行编码、二进制111表示使用非门编码器进行编码； 

(2)在每个传感器节点上选择一种编码器模块进行安装，中间节点接受到来自相同源节点并且组标识相同的数据包时，使用网络编码器对其进行编码，并将编码后得到的数据包的编码类型字段进行设置； 

(3)汇聚节点接收到数据包后通过将收到的数据包进行运算，得到所有的源节点发送出的原始数据包。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用网络编码技术解决了网络中传输瓶颈的问题，提高了无线传感器网络的吞吐量、节约了传输消耗传感器节点的能量；使用编码器加快的了传感器节点编码的速度，有效的较少了使用网 络编码而产生的网络传输时延。 

附图说明

图1是本发明的方法流程图。 

图2是本发明的与门编码器示意图。 

图3是本发明的或门编码器示意图。 

图4是本发明的与非门编码器示意图。 

图5是本发明的或非门编码器示意图。 

图6是本发明的异或门编码器示意图。 

图7是本发明的异或非门编码器示意图。 

图8是本发明的非门编码器示意图。 

图9是本发明的传输模型示意图。 

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

本发明提供一种基于无线传感器网络的网络编码方法，在中间传输节点出现传输瓶颈的时候使用网络编码器对数据进行编码操作，并在汇聚节点进行通过计算进行解码操作，提高了网络的吞吐量、节约了能量、缩短了传输时间，实现了无线传感器网络中数据的高效传输。 

下面分模块的具体说明本发明的内容，本发明涉及到编码模块和解码模块 两个方面。 

编码模块主要用来对中间节点接收到的数据进行编码操作： 

如图1所示，与门编码器。与门编码器对要即将进行编码操作的数据包进行逐位与操作； 

如图2所示，或门编码器。或门编码器对要即将进行编码操作的数据包进行逐位或操作； 

如图3所示，与非门编码器。与非门编码器对要即将进行编码操作的数据包进行逐位与非操作；