[发明专利]WSN中引入基于同步机制的网络编码的广播方法

说明书

技术领域

本发明属于无线信息网络传输领域，尤其涉及一种WSN中引入基于同步机制的网络编码实现高效率可靠广播方法。

背景技术

在WSN模型中，传输信息根据其重要性可以分为不同的优先级。对于某些特别重要的信息，比如灾难预告等信号是不容丢失的，这时我们需要通过不断重传来保证其传输的可靠性。在信号重传阶段采用选择机会网络编码的技术来降低重传过程的能耗。同样，为了进一步降低能耗，再编码过程，对信道质量好的节点进行优先编码。这样的调度，使得信道质量好的节点先收到所有的编码包，提前进入睡眠阶段。这样，通过广播的建立，原始数据的广播，以及重传过程三个阶段的实现，减少了整个网络的能耗，实现了可靠广播。

发明内容

本发明的目的在于提供一种WSN中引入基于同步机制的网络编码实现高效率可靠广播方法，旨在解决无线信息传输可靠性的问题。

本发明是这样实现的，一种WSN中引入基于同步机制的网络编码实现高效率可靠广播方法，所述WSN中引入基于同步机制的网络编码实现高效率可靠广播方法包括：

①在广播的建立阶段，中心节点发送含有下次唤醒时间的同步数据包SYNC；

②在原始数据包的广播阶段，每一个发送节点都维护着一个与其他节点通信产生的丢包率表ack_buf；

③估算重传次数；

④对于所有终端都丢失了的数据包，进行优先重传；

⑤选择丢包进行编码组合，使用对信道质量好丢包率低的节点所需要的数据包进行优先编码的规则；

⑥接收节点反馈；

⑦重复地执行第⑤步，直到重传次数等于t；

⑧重复执行第一到第四步，直到所有数据包成功接收。

进一步，同步数据包SYNC可以实现所有邻居节点的周期同步唤醒以及休眠。

进一步，丢包率表ack_buf能够存储发送节点向其他节点广播第1到第N个数据包，以及其他节点收到数据包后返回的ACK包。

进一步，算出重传次数之后，发送节点将利用重传次数t以及数据量，估算出整个传输过程的时间T；并对T的信息进行广播，并利用ACK保证邻居节点都收到该信息。

进一步，对于所有终端都丢失了的数据包，进行优先重传。

进一步，选择丢包进行编码组合，并对信道质量好丢包率低的节点所需要的数据包进行优先编码。

进一步，接收节点对接收到的编码包能进行解码则返回对应的ACK，不能解码则直接丢弃编码包；若接收节点已经收到完整的数据包，则进入休眠状态，并根据T算出所需要休眠的时间T1，从而实现所有节点的同步唤醒。

本发明对于WSN中，某些通信环境恶劣，信道质量较差的场景下，为保证某些重要信息传递，在广播阶段引入网络编码，以节省网络能量，延长网络寿命。比如火灾、地震警报等情况下，警报信息必须要发出，但由于火灾地震等恶劣环境造成通信丢包率较大，如果仅仅通过普通重传机制，可能由于重传次数增加而使得网络能量消耗过大而造成节点死亡等问题。在重传阶段引入网络编码，使得重要警报信息的重传次数减少。而通过信道质量好的节点优先编码这样的措施，保证网络中，通信质量好的链路能够优先通信，通信质量好的节点可以节省更多能量，从而延长网络寿命。

附图说明

图1是本发明提供的发送原始数据包阶段发送者流程图

图2是本发明提供的发送原始数据包阶段接收者流程图

图3是本发明提供的重传编码数据包阶段发送者流程图

图4是本发明提供的重传编码数据包阶段接收者流程图

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合附图，对本发明所提供的WSN中引入基于同步机制的网络编码实现高效率可靠广播方法作进一步的说明。

如图1所示，在广播的建立阶段，中心节点发送含有下次唤醒时间的同步数据包SYNC，来实现所有邻居节点的周期同步唤醒以及休眠。其中，唤醒周期为interval_Time。

如图1所示，在原始数据包的广播阶段，每一个发送节点都维护着一个与其他节点通信产生的丢包率表ack_buf。发送节点向其他节点广播第1到第N个数据包，并将这些数据包储存起来。

如图2所示，其他节点收到原始数据包后，立即返回ACK包，并储存收到的数据包。假设传输数据包总数为N，而成功接收的数据包数目为M_i。