第一節研究背景
無線感測網路是由大量的感測器所組成，其感測器具有處理資訊、通訊以及 感測能力。這些感測器分佈於感測區內，用來偵測環境的變化或者感應其目標物，
並且將所收集到的資料以無線傳輸的方式傳遞至匯集點(Sink)或者基地台(Base station) [1][2][3] 。
無線感測網路的應用上範圍甚廣，例如：軍事、環境監控、健康醫療、商業 應用…等等。感測器通常是大量隨機佈置於艱困的環境之中，難以回收、充電，
加上成本考量使得感測器本身資源有限，不論是運算能力、記憶體容量，以及電 力 [1][13]。
如何更有效利用感測器的電量，一直是為熱門的研究方向。為了使感測器的 生命週期能提升，在路由協定上大多採用多躍式(multi-hop)的資料傳遞方式，減 少傳送遠距離而導致的電量大幅消耗 [4]。
感測網路的目的在於傳遞所偵測到的資料。然而，感測器所在的環境以及感 測器本身的資源限制等因素，使得感測器本身的損毀或者通訊失敗，而導致所偵 測到的資料在傳遞過程中遺失。此外，在傳輸品質很差的節點或者鏈結的環境之 下，傳輸效能將會快速下降，使得資料將無法有效地傳送至匯集點(Sink)或者基 地台(Base station) [5]。
過去許多研究為了解決此種情形，提供多種可靠性的傳輸方式，例如：自動 請求回復(ARQ)、多徑傳輸(Multipath Forwarding)。自動請求回復(ARQ)，是為
一種傳統的錯誤控制機制。其方法主要為，當傳送端傳送訊息後，將等待接收端 是否收到訊息，若傳送端在等待一段時間之內，沒有收到接收端的確認訊息，將 會再重新發送。
多徑傳輸(Multipath Forwarding)，主要則是尋找幾條不同的傳送端至目的端 的路徑，並且將其中之一的路徑視為主要路徑，而其他條路徑則是備份路徑。當 主要路徑不通時，則可利用備份路徑來傳送。此外也能同時複製傳送端訊息，並 將其訊息透過不同的路徑傳輸訊息至目的端。利用多條不同路徑傳送訊息，進而 增加封包成功抵達基地台的可能性，使得提升其傳輸的可靠性 [5][6][7]。
網路編碼(Network Coding)[3][6][10][11]，是一種透過中繼節點(relay station)，對所接收到的訊息進行編碼後再傳送給接收端，而接收端在接收到足夠 多的訊息量時，即可自行解碼，而得到所需的訊息。相對於傳統上，中繼點只負 責訊息的儲存轉送，網路編碼技術在網路傳遞過程中，將資訊擴散於節點之間。
近年來，在提升可靠性傳輸的方式的研究，也開始利用編碼方式試圖提升其傳播 的可靠性。
第二節研究動機
無線感測網路，是利用其區域內的感測器所偵測到的訊息，經由各種傳送方 式匯集至基地台，進而使得使用者能夠監控其感測的區域。其中感測器傳送資料 的方式，可分為時間驅動型(continuous based)、事件驅動型(event based)。時間 驅動型(continuous)則是將感測器所偵測到的資料週期性的傳回匯集點或者基 地台。而事件驅動型(event based)為當偵測到事件發生時，感測器才將訊息傳遞
然而，由於感測器本身資源的限制，以及有時所偵測的區域環境的頻帶 (channel)並不是那麼良好，在此環境之下，使得所偵測到的事件可能無法有效地 將訊息傳送回基地台，存在著高度的訊息遺失風險。是以，許多研究也著重於如 何有效的提高其傳輸的可靠性。
許多關於可靠性的研究，目的都是為了能夠使感測器在經過一層層的傳輸過 程後，基地台能成功收到感測器的訊息。儘管，許多研究都著重於，自動請求回 復(ARQ)或者多徑傳輸(Multipath Forwarding)，在頻帶狀況不佳的區域，進行重傳 或者重複相同的訊息以不同的傳輸路徑傳送，確實能夠提升其可靠性。
倘若感測器所分佈的區域環境並不是很好，其頻帶錯誤率相當高亦或其環境 使得感測器故障，存在高度的封包遺失風險。此時，若能有利用網路編碼(Network Coding)之方式，將傳送出去的訊息，經中繼點加以編碼(encode)，再予以傳送，
使得封包能擴散於節點之間，那麼封包在抵達基地台(Base Station)後，只要基地 台收集足夠的封包，即可自行解碼，得到所需的訊息。
但利用網路編碼(Network Coding)，存在一個風險就是倘若經過編碼的封包，
封包有所遺失時，有可能使得許多封包無法得以解碼，進而使得所真正收集到的 訊息反而大幅下降。為了避免此種情形，我們經過機率運算，計算出在某些成功 機率以及所存在的傳送失敗率後，所需的傳送次數。企圖使感測器傳送訊息時，
能有效的提升鄰居收到的成功率，進而減少封包遺失率。是以，透過時間分集(time diversity)以及空間分集(space diversity)的方式，進而提升無線感測網路的可靠 性。
第三節論文架構
本論文章節架構如下所述。第二章，我們將介紹本論文的相關研究。首先簡 單的介紹感測網路(Sensor Networks)，接著介紹著名的感測網路路由協定(routing protocol)的相關研究，並且本章末概述網路編碼(Network Coding)及其應用。而 在第三章中，將會介紹我們使用的方法以及系統架構。第四章則將呈現所模擬實 驗的結果(Simulation Results)。最後，第五章將引申討論此論文的結果以及未來 可進行的方向。