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一种能量有效的无线传感反应网络容错数据传输算法

王庆伟  
【摘要】: 无线传感反应网络由无线传感器网络衍生而来,由大量资源有限的传感节点和少量资源较丰富的反应节点组成。传感节点运用传感器对周边事件的信息进行采集,并将采集到的数据发送给反应节点;反应节点对接收到的数据进行处理,并通过反应装置对事件进行相应的处理。无线传感反应网络不仅可以对事件的信息进行采集,还可以对事件进行处理,有着重要的应用前景,所以近年来受到广泛关注。 由于网络结构和应用背景与无线传感器网络不同,所以无线传感反应网络对数据传输有着和无线传感器网络不一样的要求,不仅仅要求数据传输的能耗尽可能低,还要求数据传输具有较好的实时性和容错性能。在无线传感反应网络里,传感节点发送数据到反应节点时,通常采用单反应节点传输模型或多反应节点传输模型。这两种模型里,单个传感节点只把信息发送到一个反应节点,一旦此反应节点失效,就会导致传感节点的信息得不到有效接收,引起网络错误。最近有一种新的多反应节点多传感节点模型提出,传感节点把数据发送给多个反应节点,通过数据传输的冗余,提高了网络的容错能力。 通过对多反应节点多传感节点模型的数据传输过程进行仔细研究,本文提出了一种能量有效的容错数据传输算法——组播贪婪转发算法。组播贪婪转发算法包括接收数据的反应节点选择、路由组播树建立和数据传输三个阶段,首先传感节点选择距离最近的多个反应节点来发送数据,其次建立从传感节点到这多个反应节点的路由组播树,然后数据沿路由组播树从传感节点发送到对应的多个反应节点。路由组播树是以发送数据的传感节点为根节点,以接收数据的反应节点为叶子节点的树形路由结构,构造路由组播树的思想是使组播树的共同路径尽可能的多(也就是总的传输路径尽可能少),由于在组播树的每个链路上只有一个数据包进行传输,所以算法大大节约了多反应节点多传感节点模型数据传输所消耗的能量。而且由于总的传输路径尽可能少,所以算法也在相当程度上保障了数据传输的实时性。 仿真结果表明,组播贪婪转发算法不仅保证了网络的容错性能,还具有较高的能量有效性和一定的实时性能,从而满足了无线传感反应网络对于数据传输的要求。


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