[发明专利]基于动态反馈的网络数据实时收集方法

说明书

本发明公开了一种基于动态反馈的网络数据实时收集方法，包括布置节点至检测区域、源节点根据环境配置计算反馈时机、中转节点分层、源节点和中转节点对编码度值进行初始化、源节点随机挑选缓存区码字进行编码操作并根据反馈数据包执行前期严格过滤、后期概率过滤，得到发送候选包集合，并在新的度时刻转换序列中得到本轮要发送的度值、在过滤后的码字中选取码字进行编码转发、中转节点对码字进行译码，检测当前轮次是否需要反馈，假如到达则发送反馈包；检测当前轮次是否到达延迟效应时刻，假如到达转为Pull模式进行数据包交换。本发明通过动态反馈、Pull模式等的结合，提高了实时数据包的收集效率，减少了网络中的无效码字，提升了信道的有效利用率。

技术领域

本发明属于无线传感器网络近实时数据传输领域，涉及面向点对多点的扩散网络中实时数据快速收集方法，尤其涉及基于动态反馈的网络数据实时收集方法。

背景技术

无线传感器网络是由大量传感器节点随机分布在某一特定区域通过无线通信技术自组织方式构成的网络，其目的就是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域内的环境和事件。它具有部署灵活，分布式以及成本低等特点，目前已广泛应用在军事、工业和医疗等民用领域，如生态环境监测、基础设施保护，事件定位，目标跟踪等。无线传感器网络部署方式灵活方便，功能强大，其核心功能是网络中感知数据的收集，因此它常被部署在恶劣或特殊环境中进行监测数据的收集。

网络编码在擦除信道特别是无线传感器网络的数据收集中应用广泛，例如随机网络编码(RNC)、LT Codes、Growth Codes等编码方式，人们通常利用网络编码提高数据收集的效率与网络吞吐量，无速率编码被证明适合应用擦除信道或有损信道数据传输场景下进行数据收集。在多播场景中，加入随机线性编码，并利用冗余网络容量可以提高收集成功概率和鲁棒性；对于某些P2P的中内容分发场景，随机策略下的网络编码也得到应用。

一般基于网络编码技术的数据收集协议按收集的时效性通常分为两类，一类是延时数据收集协议，一类是快速数据收集协议。其中延时收集协议以LT Code为代表，它们关注的点是数据的安全存储与恢复；快速数据收集协议以Growth Codes为代表，快速收集协议着重于数据的安全收集与恢复。这些网络编码协议适用于多点感知与单点收集的网络模型，而在单点数据扩散与多点收集网络模型下适应性差。目前对这种网络模型下的收集协议研究较少，在这种网络模型下对实时数据的收集协议研究更少。传统的点对多点无线通信网络一般由一台中央监控节点(源节点)与多台远程终端节点(接收节点)组成，它们之间用多台转发层节点(中转节点)作为中转站，这种结构常常在军事通讯、水文气象分析等场景下被使用，中央监控节点产生并转发数据，数据产生后需要被快速的收集使用，这样实时的数据才会变得有意义。由于传统网络编码协议的设计并不适用于点对多点的网络收集模型，假如使用网络编码协议例如LT Code、Growth Codes会存在数据收集效率低、冗余数据包过多等缺点，并且收集末期“优惠券收集”问题会增大数据的收集延迟。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具备低收集延迟、高收集效率的适用于点对多点网络收集模型下的基于动态反馈的网络数据实时收集方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

本发明涉及的一种基于动态反馈的网络实时数据收集方法，包括以下步骤：

S1.布置节点至检测区域，节点包括源节点、接收端节点和中转节点，源节点内设有分层数据包，中转节点内设有简单码字缓存X与复杂码字缓存Y；

S2.源节点根据环境配置计算反馈时机，将反馈时机存储于反馈序列中；

S3.源节点将反馈序列添加到分层数据包中并发送分层数据包，中转节点接收到分层数据包后进行分层；

S4.源节点和中转节点对编码度值d进行初始化，中转节点初始化简单码字缓存X与复杂码字缓存Y，源节点产生源数据并将源数据切分为N个码字；