[发明专利]一种无线传感器网络中的容错方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器网络技术，尤其是涉及一种无线传感器网络中的容错方法。

背景技术

无线传感器网络(WSN，Wireless Sensor Networks)的研究起源于20世纪70年代，最早应用于军事领域。1980年，美国国防部高级研究局(DARPA，Defense AdvancedResearch Projects Agency)的分布式传感器网络项目(DSN，Distributed Sensor Networks)开启了现代传感器网络研究的先河。随后，随着传感器、嵌入式计算系统、分布式信息处理和无线通信网络等多种技术的飞速发展使无线传感器网络成为一种全新的信息获取和处理技术。无线传感器网络是由一组分布在设定位置的多个传感器节点以无线自组织网络的方式构成的面向任务的无线网络，其应用已经遍及航空电子、环境监测、目标跟踪等领域，被认为是对二十一世纪产生巨大影响力的技术之一。但由于资源的限制，无线传感器网络极易出现故障，当网络承载越来越多的应用和服务时，网络故障的影响也将更加明显，因此提升无线传感器网络的容错能力变得十分现实和重要。

容错设计技术经过长期的发展，已经成为一个专门的领域。在这个领域中，针对大规模集成电路、分布式系统、有线网络都已有了很好的理论支撑，然而无线传感器网络的出现给容错设计技术带来了新的挑战，因为要重新考虑以下各方面的情况：

1、技术与实现因素。与集成电路的封装不同，无线传感器网络中的传感器节点通常需要直接暴露在环境中，很容易受到物理、化学、生物等外力的破坏，所以传感器节点本身可靠性要差很多，而且成百上千的传感器节点组成一个分布式的无线传感器网络，在受到成本和能量限制的同时，需要完成一系列的任务，如感知、通信、信号处理、数值计算等，这本身也是一个挑战。

2、无线传感器网络的应用模式。一方面，无线传感器网络中的传感器节点常常被部署在无人看管的恶劣或危险环境中，因此，传感器节点极容易遭受环境的破坏而失效；另一方面，传感器节点本身体积较小，所配备的能源也非常有限，能源的耗尽也会导致传感器节点失效。由于传感器节点分布广泛且具有随意性，物理地维护或替换失效的传感器节点往往是十分困难或不可能的，所以无线传感器网络的软、硬件必须具有很强的容错性，以保证通信系统具有高可信性和高强壮性。

3、无线传感器网络还是一个新兴的研究和工程领域，处理特定问题的最优方法还不明确。由于无线传感器网络的技术和预期应用还在快速地发展着，所以在无线传感器网络中特定的容错处理技术还难以预见。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够保证无线传感器网络中的源节点到基站节点的信息得到正确传输的容错方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种无线传感器网络中的容错方法，包括以下步骤：

1)、定义无线传感器网络中用于感知数据的传感器节点为源节点，利用现有的多路径路由算法，在源节点与基站节点之间建立2N条节点不相交的传输路径，其中，N表示源节点与基站节点之间建立的节点不相交的传输路径数目的一半，N为大于0的整数；

2)、在源节点端，将源节点感知到的原始数据分成K个信息码，然后使用(N′，K)RS(Reed-Solomon)纠删码对K个信息码进行RS纠删编码得到N′个码元，N′个码元包括R_p个冗余码和K个信息码，将N′个码元通过步骤1)建立起的2N条节点不相交的传输路径中的任意N′条分别传输给基站节点，其中，R_p＝N′-K，N′≤2N，p表示源节点向基站节点传输码元的次数，p≥0，p的初始值为0，K＞0，N′＞0，初始化时，N′＝N，p＝0时，R₀＝N′-K；

3)、在基站节点端，当源节点端第p次的信息码或冗余码传输完毕后，基站节点对接收到的码元进行总个数统计，将统计得到的码元总个数记为L_p，判断L_p是否大于等于信息码的个数K，如果L_p大于等于K，则确定该次传输成功，接收到的码元可以被成功解码得到原始数据；否则，确定该次传输失败；