无线网络中基于网络编码的节能路由算法

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近年来,随着通信技术和无线网络相关设备的日益发展,无线网络得到了迅猛的发展和进步。无线网络中,节点通过电磁波、声波等媒介传递信息;而有线网络中,节点通过电缆等设备进行信息交换。因此,与有线网络相比,无线网络的应用比较灵活、方便。无线自组织网络(Wireless Ad hoc Network)是一种常见的无线网络,其应用越来越普及。在无线自组织网络中,节点通过合作以多跳的方式传递信息。由于节点大多用电量非常有限的电池供电,关键节点的能量耗尽,可能会造成整个网络的瘫痪,因此,如何经济地消耗节点的电池能量以延长网络生存时间,是无线自组织网络有效运行的关键因素之一。节点的能耗主要包括节点之间传递数据所产生的能耗和计算能耗,计算能耗相比于传输能耗要小得多,因此,设计合理的路由协议使节点间的数据传输能耗经济有效,对网络的有效运转非常重要。   无线自组织网络中,传统的节能路由协议一般选择一条代价最优的路径传输数据,例如,选择能耗最低的路径传递数据包。此类路由算法会导致网络中关键节点过早耗尽能量而死亡,从而导致网络生存时间缩短。本文利用交叉信息流进行网络编码,提出了一种基于网络编码的多路径节能路由协议,称为NCBEER,导出了编码节点利用多播发送编码数据包并使全部接收节点接收到这个数据包所需要的平均多播次数公式,并利用这个公式定义无线链路的传输代价,从而使NCBEER按照链路的传输代价分配流量到无线链路,进而达到均衡节点的能量消耗、节能、以及延长网络生存时间的目的。   NCBEER协议的优点是:(1)利用网络编码技术,对满足条件的信息流进行编码,减少数据传输的能耗;(2)采用多路径的方式,使网络能量消耗更加均衡,不至于频繁的使用某条预选的路径而使网络瘫痪;(3)把数据包的传输看作信息流的形式,以便得到数据包可以编码的条件。此外,通过Matlab程序设计语言对NCBEER协议进行仿真并且与其他非编码路由协议进行比较,实验表明,NCBEER协议既减少了单位比特数据传输的能耗,又延长了网络生存时间。  
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