网络编码辅助的高性能无线传感器网络关键技术研究

在利用无线传感器网络(WSN)实施重要场景的监控过程中，节点信息传输失败或信息包丢失会带来非常严重的后果。而无线传感器网络中的节点资源（能量和带宽等）又有限，因此，无线传感器网络的可靠性与能量效率的研究是个极其重要的课题。为了在资源有限的无线传感器网络中提高数据传输的可靠性，本研究拟利用网络编码技术，使得相关网络节点联合发送数据包，通过多路径路由与数据融合，从而提高无线传感器网络的可靠性，与此同时尽量最小化网络资源的消耗。WSN中的多路径路由主动保护与路由修复机制是值得探讨的问题，本课题拟采用熵优化理论，采用信道编码和网络编码联合设计的方法，以达到提高数据传输可靠性的目的。同时，采用数据融合与通信协作等手段可以降低资源开销，延长网络生命周期。由于WSN的可靠性与能量效率之间是存在矛盾的，因此，探讨其均衡性问题并找出其平衡条件，将会进一步提高WSN的自适应能力。

在无线传感器网络(WSN)中，节点信息传输失败或信息包丢失会带来非常严重的后果。本研究利用网络编码技术，使相关网络节点联合发送数据包，通过多路径路由提高无线传感器网络的可靠性，与此同时尽量最小化网络资源的消耗。由于WSN 的可靠性与能量效率之间是存在矛盾的，因此，探讨其均衡性问题并找出其平衡条件，进一步提高WSN 的自适应能力。. 通过基于网络编码的协作通信机制研究、QoS保障的自适应协作网络编码机制研究以及联合网络编码与信道编码的研究，我们提出了基于随机网络编码的协作传输机制NCCC。该算法充分利用了网络编码和协作通信的优势，结果表明该算法可以大大提高数据传输的可靠性，同时在对抗单节点失效方面也表现出了优越性。此外，相对于传统的方案，该算法在时延和可靠性上取得了较好的折中。. 在联合网络编码和译码方面，当WSN的多个节点需要发送数据的时候，可以根据当前信道情况，调整网络编码包的个数。如果增加网络编码包，则单次发送所需的能量增大。在另一方面，误包率降低使得可能的重传次数就降低。因此需要找到最优的网络编码包数量，使得总的消耗的能量最小。. 在LDPC码译码算法研究上，基于禁忌搜索算法的思想，设计了节点可靠性判定准则。该准则可以对节点信息的可靠性进行准确判断。在此基础上提出了更加准确的动态选择策略，根据这个动态选择策略设计的动态调度译码算法可以在一定程度上克服陷阱集和贪婪性的影响，降低算法误码平底，提升收敛速度。. 上述研究成果已经在IEEE Sensors Journal 和 IEEE Transactions on Communications等杂志和学术会议上发表。所取得的成果对改善无线传感器网络的能量效率、可靠性和延时等性能方面具有重要的意义。