[发明专利]基于簇内侦听的网络编码方法

说明书

本发明提供的基于簇内侦听的网络编码方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤一，形成多个簇结构，每个簇结构包括一个簇头节点和多个簇成员节点；步骤二，形成覆盖簇结构，具有根节点的树结构；步骤三，给树结构中的所有节点分配树地址；步骤四，当第一数据流和第二数据流在当前编码节点相遇时，根据地址判断第一数据流和第二数据流是否满足编码条件，如果满足编码条件则将第一数据流和第二数据流进行异或运算形成当前编码流；以及步骤五，将当前节点地址更新为当前编码数据流的当前临时源地址以及将第一数据流和第二数据流的临时源地址更新为当前编码数据流的当前临时目的地址，并根据当前临时源地址和目的地址对当前编码数据包进行数据转发。

技术领域

本发明涉及一种网络编码方法，特别涉及一种利用网络编码解决无线传感器网络中能量有限和能耗不均衡的基于簇内侦听的网络编码方法。

背景技术

一方面，为了降低无线传感器网络中节点能耗不均的问题，现有技术采用簇头轮换策，也就说让节点轮流担任簇头的角色，负责收集簇成员的数据。然后簇头节点之间相互形成的主干结构中仍然存在能耗不均的问题。另一方面，现有技术用对编码技术的应用主要是通过编码缓解流量拥塞，提高吞吐量，并没有和能耗均衡相关。

异或编码在链型拓扑和X拓扑结构下的运用如图1中(a)和(b)两种情况所示，在这两种情况下，一个数据流a和另一个数据流b在R点相遇，R对a和b进行了异或编码，然后将转发到下一跳，下一跳节点A和B(D1和D2)同时接收到编码数据流，并且将传输次数从四次将为三次。(a)和(b)两种情况不同的地方在于，情况(b)是采用邻居侦听的方式获得解码机会。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种降低网络能量，提高网络吞吐量，促进能耗均衡，提高网络寿命的基于簇内侦听的网络编码方法。

本发明提供的基于簇内侦听的网络编码方法，具有这样的特征，包括以下步骤：

步骤一，形成多个簇结构，每个簇结构包括一个簇头节点和多个簇成员节点；

步骤二，形成覆盖簇结构，具有根节点的树结构；

步骤三，给树结构中的所有节点分配树地址；

步骤四，当第一数据流和第二数据流在当前编码节点相遇时，根据树地址判断第一数据流和第二数据流是否满足编码条件，如果满足编码条件则将第一数据流和第二数据流进行异或运算形成当前编码数据流；以及

步骤五，将当前编码节点的树地址作为当前编码数据流的当前临时源地址；以及对应的最优解码节点的地址作为当前编码数据流的当前临时目的地址，并根据当前临时源地址和当前临时目的地址对当前编码数据流进行数据转发,

其中，树结构中簇头节点形成主干，簇成员节点形成枝叶，

编码条件为当前编码节点和第一数据流的临时目的地址之间的树路径经过第二数据流的临时源地址的至少一个同簇节点或邻居节点且当前编码节点与第二数据流的临时目的地址节点之间的树路径经过第一数据流的临时源地址的至少一个同簇节点或邻居节点。

本发明提供的基于簇内侦听的网络编码方法，还具有这样的特征：其中，簇头节点根据节点的剩余能量和节点密度周期性选举，一个簇结构中的簇成员节点数量可以根据需求调整。

本发明提供的基于簇内侦听的网络编码方法，还具有这样的特征：其中，簇头节点、簇成员节点、根节点在每一个树上的地址按照Zigbee或802.15.4协议进行分配。

本发明提供的基于簇内侦听的网络编码方法，还具有这样的特征：其中，树结构还包括：桥节点，当簇头节点的通信范围内没有找到其他的簇头节点作为父节点，簇头节点在n倍通信半径的范围内搜索距离第一个根节点最近的簇头节点作为目标节点，并选择通往该目标节点最短路径上的节点为桥节点，桥节点在多根多树结构的形成过程中转化为簇头节点。