[发明专利]一种基于网络编码改进的泛洪协议的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于网络编码改进的泛洪协议的实现方法，属于计算 机网路技术领域。

背景技术

无线传感器网络(WSN)具有低成本、高灵活性、大规模自组织网络 等优点，使其具有广泛的应用前景。泛洪协议是WSN的一个原始协议， 无线传感器网络中的很多操作，例如数据转发、时间同步、节点定位、形 成路由树等操作都需要进行泛洪。而且几乎在所有的路由协议中，泛洪策 略都会在数据传输或者路由发现阶段被用到。因此改进泛洪协议的性能对 于协议本身以及其它协议的性能改进有重要的促进作用。泛洪协议规定， 当某个节点完成广播消息的初始化后，就把这条消息发送给它所有邻居节 点。当某个节点第一次接收到FAM(floodingalgorithmmessage)时，则 以广播的形式发送给其他邻居节点，如该节点已收到过就丢弃该FAM，最 后将信息数据发送给目的节点，最终实现整个网络的每个节点都接受到过 FAM。该协议不足在于，它容易引起信息的“内爆”和“重叠”，使网络的负 载过重，造成资源的浪费。但是，泛洪协议是一个最简单和最可靠的路由 算法，在节点运动剧烈、进出网络频繁变化的场景下，全网泛洪是最有效 的方式，具有极好的健壮性。

网络编码技术是网络通信研究领域中的一项重要突破，它允许网络节 点基于传统的数据转发的方法来参与数据处理，可以有效地提高网络吞吐 量、鲁棒性和可靠性。网络编码的出现为克服泛洪协议中负载过重，资源 浪费等问题提供了一个新的思路。基于机会的网络编码方法(COPE)，是一 种涉及到数据流之间编码的机制，是用于多个单播流的路由协议。COPE 协议采用随机编码方式，能够获取邻居节点收到的数据信息，探测编码机 会，可以有效的提高无线网络单播传送的吞吐量。COPE所用到的编码运 算比较简单，比较适用于无线传感器网络。但是，在无线传感器的许多应 用中，均要求感知数据全部被传输到目的端，且没有丢失和发生差错。但 是无线通信链路高失效率、节点资源受限以及环境干扰等因素使得无线传 感器网络的数据传输可靠性难以得到保障，因此提高数据传输可靠性一直 是无线传感器网络设计中重要问题。目前可靠路由研究集中在利用网络的 冗余传送来实现可靠性，包括多路径和丢包重传策略，且高可靠性的报文 传送多具有实时性要求。多路径相对丢包重传具有延时小的优势，但多路 径意味着数据包冗余发送量的增大。考虑到传感器网络资源受限的主要特 征，多路径方式资源消耗会相对偏大，所以上述方法会造成能效降低，网 络生命周期变短。而本发明能够很好地解决上面的问题。

发明内容

本发明目的在于解决了上述现有技术问题的不足，提供了一种基于网 络编码改进的泛洪协议的实现方法，该方法使用异或算法的网络编码方 案，对传送的数据包进行处理，能够有效节约网络带宽资源和消耗能量。 该协议使用简单的异或操作来完成网络编码，以COPE编码机制为基础， 在路由建立和数据转发两个阶段之间增加数据处理模块，能够明显减少网 络能耗和数据冗余度。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于网络编码改进 的泛洪协议的实现方法，该方法协议编码过程包括：

步骤1：节点准备发送数据时，首先检查该数据包是不是源数据包， 若是源数据包，则直接进行发送；若节点是中转节点，则调用编码算法查 找编码机会，如果有编码机会就进行编码操作；

步骤2：根据自己的邻居接收表判断邻居能否解码；如果编码包中包 含的所有n个源数据包，并得知邻居接收表至少拥有其中的n-1个，则表 示该邻居节点能够解码出该编码包；其中，n-1表示有n-1个源数据包；

步骤3：如果通过判断，则进行异或操作；

步骤4：遍历完整个输出队列后，根据编码数据包集合更新数据包包 头信息。

进一步的，本发明的协议解码过程包括：

步骤1：获取编码包信息；在数组中获取参与编码的所有数据包的信 息，包括源节点地址、序列号、发送时间，从编码数据包中获取参与编码 的源数据包的数目；

步骤2：判断能否解码；在自己的数据池中与编码数据包进行比较， 统计不同的数据包的个数；若不同的数据包个数为1，则能解码出相应不 同的数据包，否则解码失败，同时，统计记录数据池不存在的数据包的源 地址和序列号，在解码成功的时候，该信息就是解码出的原始数据包的信 息；