NetCompress - Coupling Network Coding and Compressed Sensing for Efficient Data Communication i----n Wireless Sensor Network

 

摘要：

传感器网络中很多节点的测量值都是相关的，由于附近的传感器都观测到同一个现象。利用压缩传感可以将数据以很高的概率，从一个很少的几个随机线性组合重建这些测量值。这同时开启了信息的获取、传输和发布的新方法，尽管如此，匹配压缩感知的高效的通信方案需要充分的利用这个方法。我们提出了一个简单使用的新方案NetCompress，利用网络编码原理。本方案保存了压缩感知所需的重建条件，也克服了无线传感网络过高的链路失败率。NetCompress同时传输传感器测量值的数据包，并将他们编码形成随机投影，压缩感知理论保证了这个数据可以从少量的随机投影中，以很高的概率精确地恢复出所有节点的数据。NetCompress在TOSSIM仿真平台和由20个micaz和传感器节点的实验台上，证明了这个结果。我们的实验证明，只需要传感器节点数量一半的低密度测量值就可以重建这些测量。

NetCompress方案设计：

NetCompress可以认为是一种传输层中中继信息的机制；另一方面，网络编码作为一种编码算法在应用层中产生压缩感知的随机投影。

修正网络编码，我们选择Bernoulli/Rademacher随机变量，易于实现。

包格式。包头包括两部分，第一部分是l个2bit的slots，表示系数；第二部分是l个8bit的节点ID。数据部分是接个节点测量值的线性和。

编码过程分为合并阶段和转发阶段；合并阶段合成稀疏的随机投影；转发阶段向数据收集器转发这些投影。

解码过程原始测量值由接受的数据包重建，利用标准的l1-minimization。

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