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专利号: 2020106981529
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于动态反馈的网络实时数据收集方法,其特征在于:其包括以下步骤: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;

S5.源节点随机挑选缓存区码字进行编码操作,并把编码完成的数据包随机选择一个邻居节点进行交换,源节点在交换中得到中转节点的反馈数据包,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C,并在新的度时刻转换序列中得到本轮要发送的度值d;

S6.源节点随机生成一个候选度值б,若候选度б≤d,б值不变,否则,另б=d,并且,源节点根据候选度值б在码字集合C中随机选取不重复的码字进行编码,并随机挑选邻居节点进行码字交换;

S7.中转节点接收到源节点发送的码字后,对码字进行译码,并将译码结果缓存在X缓存或Y缓存中;

S8.判断当前轮次是否到达延迟效应时刻,若到达延迟效应时刻,中转节点将数据包交换方式改为Pull模式,与邻居节点交换并进入下一步,若没有到达延迟效应时刻,中转节点选择度值编码数据包并进行转发,判断转发轮次是否到达反馈时刻,若没有到达反馈时刻则返回S5,若到达反馈时刻,进入下一步;

S9.当接收端节点未收齐所有码字包时,返回S5,当接收端节点收齐所有码字包时,收集过程结束。

2.根据权利要求1所述的基于动态反馈的网络实时数据收集方法,其特征在于:所述步骤S2中,源节点根据环境配置计算反馈时机,环境配置包括源节点个数、接收端节点个数和数据包个数。

3.根据权利要求2所述的基于动态反馈的网络实时数据收集方法,其特征在于:所述步骤S2中,反馈时机的计算利用马尔科夫算法与反馈时机概率矩阵进行求解,其具体步骤包括:S2.1.假设当前转发层层级为l,中转节点平均邻居数为n,邻居节点中层级比自己高的邻居数为k,当第r轮次交换后,反馈包到达的层级为Xr,得到马尔科夫链的转移概率 为:并计算得到状态方程矩阵p:

其中,ηi,j表示状态的转移,表示状态i转移到状态j的概率。

S2.2.计算单位轮次后,各个码字传播层级期望的变化(P-I)X:直到传输的0层为1时,说明当前数据包已经传输到源端节点;

S2.3.解以上方程,得出转发层需要的码字反馈时间序列。

4.根据权利要求1所述的基于动态反馈的网络实时数据收集方法,其特征在于:所述步骤S3中,中转节点的分层具体包括:S3.1.源节点产生一个分层数据包,其中分层数据包中携带的是一个递增的层级数据i,将其发送给邻居节点;

S3.2.邻居节点取出分层数据包中的i,将自己的层级设置为i,更新分层数据包,设置数据包中的层级信息i=i+1,并且将这个数据包广播给自己的邻居节点;

S3.3.邻居节点如果已经接收过分层数据包,那么直接把这个数据包丢弃,否则执行返回步骤S3.2;

S3.4.重复步骤S3.2和S3.3,直到所有的转发层节点都得到层级信息。

5.根据权利要求1所述的基于动态反馈的网络实时数据收集方法,其特征在于:所述S5中源节点随机挑选缓存区码字进行编码操作时,挑选步骤包括:S5.1.设当前网络模型中的网络丢包率为α、源端节点数量为Sn,Sn默认为1、源数据包数量N、中转节点数量Fn,转发层中平均解码数为r′,计算得到中转节点在成功解码r′时收到一个度为d的数据包成功解码的概率ρr′,d,S5.2.计算期望解码序列Rd为:

S5.3.加入反馈消息后,根据前期严格过滤、后期概率过滤准则,得到度为j时需要的理想码字数量为Aj,计算得到度转换时刻序列为:K为对应转发轮次,Fn为中转节点的数量,∈为强度系数, 为每轮解码失败的概率,

S5.3.源节点随机选择编码的数据包S,数据包S的度满足degree(S)≤j。

6.根据权利要求5所述的基于动态反馈的网络实时数据收集方法,其特征在于:所述S8中,延迟效应时刻的推导步骤如下:S8.1.设每个中转节点内的独立存储转发空间为C,本轮次交换的邻居节点缺失码字数量为m,在度分布中随机选择的度为d,那么当d≤C-m时,可得本轮编码出的码字为无用数据包的概率是:S8 .2 .由理想解码序列 可得,当满足

时,延迟效应加重,即到达延迟效应时刻。

7.根据权利要求5所述的基于动态反馈的网络实时数据收集方法,其特征在于:所述S1中,布置节点至检测区域时,源节点放置在区域边缘位置,接收端节点部署在区域另一侧,在源节点与接收端节点之间随机布置中转节点。