曾振东，孙 波，邓嘉明

（1.广东青年职业学院计算机工程系，广州 510507；2.嘉应学院信息网络中心，广东 梅州 514015）

0 引言

无线传感网络（Wireless Sensor Networks，WSNs）［1］已在多个领域广泛使用，如天气监测、康复医疗、动物跟踪。WSNs 内多个传感节点感测环境数据，再将数据传输至基站［2］，进而实现对环境的监测。然而，由于受资源限制，如能量、安全［3］，数据传输的可靠性仍存在挑战。

为了提高数据传输的可靠性，研究人员进行了大量的研究工作［4］，并提出基于转发节点的协作转发方案。例如，Vallimayil 分析了转发节点对数据传输的影响。此外，通常WSNs 内的节点是由电池供电，属于有限能量。一旦能量消耗殆尽，节点就无法感测、接收和传输数据，这就降低了数据传输的可靠性。

能量采集（Energy Harvesting，EH）是缓解WSNs能量短缺问题的有效技术［5］。EH 技术通过从周围环境采集能量，如太阳光线、射频（Radio Frequency，RF）波，进而补充节点能量。例如，Nasir 等分析了RF-EH 的应用性能。

此外，节点与基站间的通信安全也是WSNs 的研究热点之一。Shannon［6］最先提出了物理层安全（Physical Layer Security，PLS）问题。Wyner 基于PLS框架，建立了信息理论架构，其认为源节点与目的节点间存在一个窃听者（Eavesdropper，EAV）。EAV窃听转发节点与目的节点间的通信。

为此，从安全的角度并面向EH 的WSNs 网络，提出多转发节点协作传输方案（Multi-relay Cooperative Scheme，MRCT）。MRCT 方案选择最优的节点构成转发节点，进而提高数据传输效率和安全性。仿真结果表明，MRCT 方案提高了系统吞吐量，并增强了安全能力。

1 系统模型

考虑如图1 所示的网络模型。整个网络由1 个基站（Base Station，BS）、M 个传感节点（S1，S2，…，SM）和N 个转发节点（Relay Node，RN）（R1，R2，…，RN）组成。系统内还存在被动窃听者EAV。……