无线传感器网络,主要在一定的空间或区域间放置传感器节点,并利用无线通信技术进行节点间通信,以完成数据的监测及收集功能,其在各种领域内有着广泛的应用和发展前景,也可以说,其为事件跟踪和监视领域中的新兴应用打开了许多新的可能性。对应的,由于常被部署在恶劣环境中,人为参与度低,其面临的数据收集挑战也众多。保证无线传感器网络在各种场景中的数据收集可靠性和数据恢复效率,设计可靠的数据收集方案,对其在各种应用中的发展十分有意义。因其节点众多、数据量大,加上广播特性,使得冗余数据广泛存在。利用网络编码技术,不仅能减少数据冗余现象而节省带宽消耗,还能保证网络数据的生存能力。即使一些节点数据因各种原因丢失,也能利用解码,从其余的编码数据中将解出。其中,一种称为Growth Codes的编码方案,通过逐渐增加参与编码的数据量以及随机交换的方式,能很好的处理在零配置网络中数据持久性的问题。但是,由于其完全随机的数据编码和转发策略,在数据收集的后期也无法避免出现大量冗余码字(全部由已恢复的数据编码生成)而减缓数据收集效率的现象。此外,在汇聚节点堆积的待解码字(无法被立即解码的编码数据),也影响了数据中间恢复效率。围绕以上影响网络数据收集性能的问题,本文以采用Growth codes编码方案的收集协议GCP为基础,从减少影响数据收集性能的冗余码字和保证数据收集过程中的中间恢复性能的角度出发,通过设计相应的网络收集模型、节点反馈调度策略、数据分布策略和解码优化策略等,提出了两种改进的数据收集协议SCGC和GCPDP,重点完成了以下工作:(1)针对数据收集后期效率下降的问题,本文从仅包含已恢复数据的冗余码字的角度,分析了该问题的成因。从减少无效的冗余码字被转发给汇聚节点的概率出发,设计了一个基于局部配置网络的数据收集协议SCGC。在汇聚节点周围局部配置缓存节点来对冗余码字完成判别和筛除。由于汇聚节点仅收集邻居节点的码字,因此降低了接收到冗余码字的概率。进一步的,协议中的缓存节点转发调度机制和信息同步更新机制,在减少节点转发冲突的同时,能有效地保证缓存节点对冗余码字的筛除性能。通过调度也使得能立即被解码的可解码字优先被汇聚节点收集,进一步加快数据收集速度。通过仿真实验证明,利用SCGC能有效提高转发给汇聚节点的码字利用率,从而提高后期数据收集效率。(2)节点能耗及整体平衡的稳定性也是实际应用中的关键衡量因素,如果网络配置过多,会导致节点提前失效而消减整个网络的生命周期,并且在灾难频发等不稳定的环境中,节点本身也极易被破坏。本文从减少缓存节点的能耗出发,结合Growth codes提出的度转换时刻和节点所需转发的数据包统计,通过理论分析和数学推导,提出了缓存节点数量和更新周期的约束条件,在保证缓存节点的筛除性能的同时,减少不必要的网络配置及信息更新所造成的消耗。通过仿真验证,结合约束条件设置的缓存节点数量和更新周期长度,不会影响节点性能和整个网络的稳定性,进一步验证了SCGC数据收集协议的可靠性。(3)在稀疏网络中,由于节点密度较低,在进行完全随机的数据转发过程中,很容易产生数据分布不均匀现象,导致节点数据转发到汇聚节点的时间增长。而在Growth codes中,数据包编码的度随着时间增长而提高,因此产生了更多的无法立即解码的待解码字。由于解码难度增加,大量堆积的待解码字会影响整体数据收集效率。针对该现象,本文设计了基于部分译码的数据收集协议GCPDP。利用拟随机的数据交换策略和改进的部分译码算法,从减少待解码字产生的概率和提高汇聚节点处的解码速度两个角度出发,提高GCP在节点较稀疏的场景中的收集效率。通过仿真实验表明,GCPDP在稀疏网络中,数据收集的整体效率以及中间解码性能上都有较好的表现。特别地,在移植到SCGC上的仿真实验也表明,该协议框架具有可扩展性。