基于网络编码的ZigBee路由策略研究

【摘要】由于无线传感器网络中的节点能量有限,ZigBee无线网络通信技术作为一类新生的低成本、低功耗无线通信技术,将逐步成为无线传感器网络中的主力军。ZigBee无线网络通过节点自组织方式完成,为了实现网络中节点间的数据传输,路由协议是关键,由于ZigBee无线网络通常通过电池提供能源,当网络能源消耗太快或者某些关键节点的电池能量消耗较大,都会导致网络无效、网络分割和节点过早死亡,影响整个网络的生存。寻找高效节约能量的路由协议一直是国内外专家的重点研究。网络编码不同于传统的数据传递方式,它会使路由中间节点将数据包进行编码组合再转发出去,极大的减少了数据包的发送次数,有效节省了节点的能耗,提高了网络吞吐量。针对现有ZigBee路由策略的能量消耗较快和能耗不均衡的问题,本文利用网络编码技术,分别从单播和广播的角度对ZigBee路由策略进行了改进。对于单播路由,提出了一种基于机会主义网络编码的节能单播路由策略ONCESU(OpportunisticNetworkCodingbasedEnergy-SavingUnicastRoutingstrategy)。该策略首先将COPE方案应用到ZigBee的数据转发过程中,形成基于ZigBee网络的单播编码方案Z-COPE,减少数据转发的次数；然后将编码机会、最小剩余能量以及整体能量消耗考虑到路由度量中,优化最佳路由的选择。实验证明,该协议能大幅度提升网络吞吐量,延长网络生存期。对于广播路由,提出了一种基于随机线性网络编码的节能广播路由策略RNCESB(RandomLinearNetworkCodingBasedEnergy-SavingBroadcastingRoutingStrategy)。该策略将随机线性网路编码应用于ZigBee网络的广播路由中,并提出一种新的编码矩阵构造方法,降低编码开销；引入基于能量感知的概率式编码包转发策略,使具有较高剩余能量的节点拥有更高的数据转发优先级,以均衡节点能耗；采用伪广播机制来提高广播的可靠性。实验证明,该协议能有效提高数据分组的投递率,和优化网络的能耗。
【作者】王宏霞；
【导师】束永安；
【作者基本信息】安徽大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】ZigBee；路由策略；网络编码；节能；能量均衡；

【参考文献】
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