基于网络编码姿态监控体域网的容错性

由加速度传感器构成的姿态监控体域网被广泛应用于医学、运动等领域，其需要具备较高的通信可靠性，因此，姿态监控体域网的容错性是需要解决的关键问题之一。网络编码的冗余可以作为一种非常有效的错误恢复机制，在非常低的计算和硬件成本下大大提高姿态监控体域网的可靠性。本文提出在源节点和在中继节点进行网络编码的两种错误恢复机制。仿真实验结果表明采用网络编码后的网络纠错能力能提高90%左右，并且在单个中继出现失效的情况下，采用中继节点编码的网络仍然具有较好的错误恢复能力。

无线体域网是监控人体各项生理指标的网络，主要是在人体各个部位通过穿戴或植入方式布置传感器，采集相应的生理信息[1]。而姿态监控则主要通过运用加速度传感器，采集当前人体某部位的加速度来判断人的行为和动作[2] [3]。

当前的视频监控已经被广泛应用， 而且能够实现对人体的简单动作的智能判断，但是视频监控有它自身的局限性。最显然的缺点是它不能够有效的保护被监控人的隐私，而且在视频监控范围以外无法进行监控。因此运用体域网的相关技术，对人体姿态监控便显得尤为重要。文献[2]中提出了利用三轴加速度传感器来监测人体的简单动作。文献[4]中提出通过分析布置在人体各部位的加速度传感器所传回的信息，来判断人的具体伤情，并且还可以据此信息指导其进行恢复训练；该方法提供了一种远程诊断和恢复的机制。文献[5]中提出将加速度传感器布置于交警手背，以采集判断交警手势信息，从而可以据此信息来控制交通信号灯。网络编码不仅具有提高信道利用率、增加网络吞吐量等优点，还可以提高网络的可靠性。因此把网络编码应用到体域网中已经成为当前的研究热点。例如，文献[6]在体域网中应用网络编码，网络的吞吐量得以提高。文献[7]提出了结合网络编码的节能算法，该算法可以降低整个网络能耗。文献[8]中提出在水下的传感器网络中，结合网络编码和多径路由，提出一种有效的纠错机制，通过减少自动重复请求来改善数据传递的可靠性。文献[9]中提出在一种树形拓扑结构的网络中，网络编码作为其中一种最优的可靠性机制，可以有效的恢复丢失的数据包，提高网络的容错性。

运用网络编码提高通信的可靠性在文献[10]中也有体现， 当一个节点感知到不同无线连接的丢包情况时，网络编码可以使网络的可靠性增强。

本文提出在多源多中继的姿态监控体域网中运用网络编码技术以提高网络的容错性能。首先，对加速度传感器特点进行分析，提出在源节点进行网络编码的方式；其次，引入一种在中继节点进行网络编码的方式，并结合其特点加以改进。两种编码方式在解码端都可以采用相同的解码机制。在本文中采用丢包率作为网络纠错能力的评价标准。首先通过仿真实验测试网络丢包率，评价网络的纠错能力，并对