基于网络编码的可靠多径路由协议研究

论文摘要

本文结合不相交多径路由和缠绕多径路由,建立了一种基于网络编码的可靠传感器多路径路由模型（NC-RMR）,通过一次路由发现建立多条通信链路,减少了路由发现和维护次数,在数据传输时使用网络编码的方式实现了端到端的数据可靠传输。首先,将网络编码应用到了两种典型的多路径路由模型中,建立了基于网络编码的节点不相交多路径路由和缠绕多路径路由,对两种模型使用网络编码前后进行了数学建模,通过仿真计算发现：使用网络编码后,数据传输成功率有较大幅度的提升,并且在信道质量较差的网络中数据冗余也得到了很好的控制；通过对使用网络编码后两种模型分析和比较也发现两种模型各有利弊。进而,根据两种模型使用网络编码后的分析比较,融合两种路由模型优点,建立了一种基于网络编码的可靠多径路由模型（NC-RMR）,给出了模型建立的过程和实现数据可靠传输的机制。建立起多条不相交的支路径,支路径内部又是一个每簇两个节点的缠绕多路径,既便于网络拓扑的建立和维护,又提高了每条支路径数据传输的成功率和可靠性；在数据传输时使用局部编码技术,仅在源节点编码和目的节点解码,降低了中间节点的计算压力、节省了能量,同时也减少了端到端时延。最后,在Omnet++仿真平台上对NC-RMR进行了仿真。通过对模型建立过程的仿真,验证了模型的可行性；通过对使用网络编码数据传输仿真,验证了本文分析的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 本课题研究背景
• 1.1.1 多径路由技术
• 1.1.2 网络编码技术
• 1.2 本课题研究的主要内容
• 1.3 本课题研究的意义
• 1.4 论文结构
• 2 相关知识
• 2.1 无线传感器网络相关知识
• 2.1.1 传感器网络体系
• 2.1.2 节点硬件组成
• 2.2 多路径路由
• 2.2.1 网络拓扑
• 2.2.2 数据传输方式
• 2.3 网络编码
• 2.3.1 网络编码的优点
• 2.3.2 网络编码存在的不足
• 2.3.3 网络编码过程和算法
• 2.4 评价指标和模型建立基础
• 2.4.1 模型评价指标
• 2.4.2 模型建立基础
• 3 应用网络编码前后多径路由建模
• 3.1 单路径网络模型
• 3.2 节点不相交多径路由模型（DMR）
• 3.2.1 网络拓扑
• 3.2.2 数据传输方式
• 3.2.3 数学分析
• 3.3 缠绕多径路由模型（BMR）
• 3.3.1 网络拓扑
• 3.3.2 数据发送过程
• 3.3.3 数学分析
• 3.4 应用网络编码的不相交多路径模型（NC-DMR）
• 3.4.1 数据传输过程
• 3.4.2 数学分析
• 3.5 应用网络编码的缠绕多路径模型（NC-BMR）
• 3.5.1 数据传输过程
• 3.5.2 数学分析
• 4 应用网络编码前后性能分析
• 4.1 单路径和多路径模型之间比较
• 4.1.1 拓扑统一
• 4.1.2 参数设置
• 4.1.3 结果分析
• 4.2 多径路由应用网络编码前后比较
• 4.2.1 参数设置
• 4.2.2 SDR分析比较
• 4.2.3 NR比较分析
• 4.3 H变化对模型影响
• 4.3.1 参数设置
• 4.3.2 SDR分析比较
• 4.3.3 NR分析比较
• 4.4 N变化对模型影响
• 4.4.1 参数设置
• 4.4.2 SDR分析比较
• 4.4.3 NR分析比较
• 4.5 本章小结
• 5 一种基于网络编码的可靠多径路由模型
• 5.1 设计思想
• 5.2 模型建立和工作过程
• 5.2.1 获取路径跳数
• 5.2.2 计算支路径条数
• 5.2.3 主动建立路径
• 5.2.4 汇聚节点回馈
• 5.2.5 数据的传输
• 5.3 性能分析
• 5.4 m值的选取
• 6 模型仿真
• 6.1 仿真系统的建立
• 6.1.1 网络拓扑描述
• 6.1.2 网络消息定义
• 6.1.3 网络协议实现
• 6.1.4 系统配置
• 6.2 模型建立过程仿真
• 6.3 数据传输仿真
• 6.4 仿真结果
• 7 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录