[发明专利]基于时空多样性的低轮值无线传感器可靠传输方法

摘要

本发明是一种基于时空多样性的低轮值无线传感器可靠传输方法，可以有效地发掘低轮值无线传感器网络的特性，从而在编码、复杂度、空间和时间效率上取得较好的平衡，提供的编码机制可以对链路具有较好的鲁棒性，能够获得较高的能量效率和较低的传输时延，在节约能量的同时实现数据的快速传输。本发明实现步骤为，建立数据传输机制模型，即建立网络模型和定义数据传输问题机制；设计基于时空多样性的编码块分配算法，即建立最优算法模型和设计近优求解算法。

主权项

一种基于时空多样性的低轮值无线传感器可靠传输方法，其特征在于，利用低轮值无线传感器网络特有的时空相关性，结合编码机制以获得较高的能量效率和较低的传输时延，其具体步骤为：1）建立数据传输机制模型，分别为建立网络模型和定义数据传输问题机制：首先建立一个简单的低轮值无线传感器网络模型，网络相邻节点间同步，时钟同步使用洪泛时钟同步协议FTSP来实现，采用纠删码在源节点对数据进行编码，接着定义数据传输问题机制，数据传输机制算法就是求得编码块在多条路径上的分配方案，使得在满足平均递交率EDR不小于1‑ε的条件下，达到最小的平均递交时延，其中ε为自定义的递交率因子；2）设计基于时空多样性的编码块分配算法，分别为建立最优算法模型和设计近优求解算法：首先建立最优算法模型，在满足递交率不小于1‑ε的条件下来最小化递交时延，最优分配问题可以描述为： Min : EDD = Σ u = k b a u P decode u P decode u = Σ z w z whenc zu = 1 and Σ t = 1 u - 1 c zt = k - 1 EDR = Σ z = 0 2 b - 1 y z w z > 1 - ϵ y z = { 0,1 } , Σ t = 1 b c zt ≥ y z k , z = 0 , . . . , ( 2 b - 1 ) 0≤xi≤b i＝1,…,n Σ i = 1 n x i = b 其中在n条路径上的有分配方案（x1，x2，…，xn），b是指全部的编码块个数，k指解出原始消息所需的最少编码块个数，au是第u个期望收到的编码块的到达时间，pu是相应的概率，Pudecode表示目的节点在收到第u个编码块后可以解出原始消息的概率，czu和czt分别表示在第z种组合中是否成功收到了第u个和第t个预计到达的编码块，wz表示第z种组合出现的概率，yz是定义的二进制变量，EDD表示平均递交时延；其次，近似求解算法，由于求解最优分配策略是NP难题，本方法使用直观的方法来 降低复杂度并给出次解优的解法：求次优解的主要思想如下，首先，将b个编码块分配到每一条路径上，所以接收节点将会得到n×b个编码块的到达时间以及相应的概率和所通过的路径，按照到达时间将这n×b个编码块排序，并将所得到的集合记为{SEA}，然后，从集合{SEA}中选择前b个编码块，并计算相应的EDR；如果EDR>1‑ε，分配方案即可以通过b个编码块的递交路径求得；否则，在集合{SEA}中从第b个编码块开始，由后至前选择递交率最小的编码块，并将这个编码块以及其后通过同一条路径传输的所有编码块从集合{SEA}中删除，然后再次计算前b个编码块的EDR，重复这个过程直到|SEA|=b，为了降低删除的编码块对数据递交时延的影响，定义变量δ，如果一个编码块的递交率p满足p

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