[发明专利]一种能量有效的无线传感反应网络容错数据传输方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种能量有效的无线传感反应网络容错数据传输方法，属于网络技术领域。

背景技术：

无线传感反应网络是一种新兴的自组织网络，由大量的传感节点和少量的反应节点组成。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，所以近年来受到广泛关注，有着重要的应用前景。

无线传感反应网络里的传感节点采用电池供电，电池容量很小，而且常常布置在野外或敌对的环境里，人们无法为节点充电或更换电池，一旦电池用完，节点就失去了作用。这就要求在网络运行过程中，每个传感节点都要使自身能耗最小，以获得更长的工作寿命。所以能量有效性是无线传感反应网络的一个重要要求。此外，无线传感反应网络里的反应节点由于部署的环境恶劣，容易在行动过程中受到攻击或阻碍，无法继续对事件进行处理而导致失效。一旦正在处理事件的反应节点失效，传感节点再选择其它的反应节点并向其发送事件的信息就要花费相当长的时间，导致事件得不到及时处理，引发灾难性后果。所以无线传感反应网络还要具备容错性能。综上所述，能量有效性和容错性能是无线传感反应网络的主要性能指标，但是目前在无线传感反应网络领域内提出的传感节点发送数据到反应节点的数据传输方法只考虑了其中的一项指标，不能够很好的满足网络的要求。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种能量有效的无线传感反应网络容错数据传输方法，在提高网络容错能力的同时，保持系统的能量有效性，满足无线传感反应网络的要求。

为了达到上述发明目的，无线传感反应网络里的传感节点发送数据时选择多个反应节点做数据接收者，并构造从传感节点到这些反应节点的路由组播树，之后传感节点沿路由组播树将数据发送到这些反应节点。

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令组播树上的链路的个数最少，即的值最小，其中，N是网络里所有节点的集合，i和j是网络里的节点，P_ij是一个二元变量，当连接节点i和节点j的链路在组播树上时值为1，否则为0。

传感节点由传感器、微处理器、无线收发模块、GPS模块和电源模块组成，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。

反应节点由反应装置、微处理器、无线收发模块、GPS模块和电源模块组成，接收传感节点发送的数据并进行处理，通过反应装置对事件做出相应的处理。

一种能量有效的无线传感反应网络容错数据传输方法，包括位置信息交换、接收数据的反应节点选择、路由组播树建立和数据传输四个阶段，其中：

(1)位置信息交换：传感节点和反应节点分别通过GPS模块获得自己的位置信息，传感节点周期性地向邻居节点发送自己的位置信息，反应节点周期性地在全网范围内发送自己的位置信息，具体步骤如下：

1)所有传感节点在自己的通信范围内周期性地发送自己的位置信息，每个传感节点获得邻居节点的位置信息；

2)所有反应节点在全网范围内周期性地发送自己的位置信息，传感节点即获得所有反应节点的位置信息；

(2)接收数据的反应节点选择：发送数据的传感节点为源节点，源节点根据接收到的所有反应节点的位置信息，选择离自己最近的N个反应节点作数据接收者，其中N≥2，并把自己的位置信息发送给这些反应节点，具体步骤如下：

1)源节点根据接收到的所有反应节点的位置信息，计算出自己与所有反应节点之间的距离，选择距离最近的N个反应节点做数据接收者，其中N≥2；

2)对于每一个作为数据接收者的反应节点，源节点首先查看其是否属于自己的邻居节点，如果是，就直接把自己的位置信息发送给它；否则就从自己的邻居节点中选择距离此反应节点最近的节点进行转发，进行转发的节点重复上述过程，直至把源节点的位置信息发送给这个作为数据接收者的反应节点；

(3)路由组播树建立：

1)接收到源节点的位置信息的反应节点确定自己是源节点的数据接收者，在自己的通信范围内将自己的位置信息和源节点的位置信息进行发送；

2)传感节点接收到多个反应节点发送的信息时向这些反应节点发送自己的位置信息，否则就不发送；