[发明专利]基于部分k连通的无线传感网络完全k连通实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感网络完全k连通实现方法，更特别的说，是一种基于部分k连通方法的无线传感网络完全k连通实现方法。 

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，简称WSN)是由部署在监测区域内大量微型传感器节点组成，通过无线通信的方式形成一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作地实时监测、感知和采集网络监测区域内的各种环境或被监测对象的信息，并将信息发送给使用者。 

一个传感器节点一般由一个嵌入式处理单元、低功耗射频模块和一个或多个传感部件组成，并由电池供电。其节点结构决定了其处理能力、通讯能力、感知能力和供电能力都非常有限。因此，一般地，在大量分布的无线传感器节点所够成的多跳自组织的无线传感器网络中，单个节点很难直接将数据发送给基站(Sink)节点，而需要多个节点之间相互协作来进行数据采集和路由，其中，数据路由被认为是传感器节点最耗能的工作之一。 

正是因为节点的多方面能力都非常有限，因此，传感器节点很容易失效。此外，在很多无线传感器网络应用中，传感器节点多部署在危险或恶劣环境下、或者部署在人不方便到达的地方来采集相关的数据完成监测工作，一方面这些恶劣环境增加了很多节点失效的不可控因素，另一方面使得更换节点电池或更换失效的节点几乎不可能。传感器网络的自组织工作方式决定了一个节点可能成为其它节点传递数据的路由设施，因此，如果一个节点失效，不但它本身不能完成检测工作，更可能带来其它正常工作节点的数据不能正常路由传递到Sink节点的可能，从而出现部分节点失效却导致整个网络失效的情况。 

因此，如何提供有效方式来延长整个传感器网络的生命周期就显得非常迫切。一个简单而有效的方式就是部署一定冗余量的节点，使得节点之间有多条路径相连，即所谓的多连通。当节点之间有多条路径相连时，如果一条路径上有节点失效，其它的路径还可以完成数据路由，从而提高了无线传感网络的可靠性。

传感器网络的k连通节点部署就是用多连通思想来提高网络可靠性的方法。所谓k连通是指无线传感网络中任意两个节点之间都有k条独立的路径相互可达。k条独立的路径是指至少存在k条路径，这些路径中彼此没有重复的节点。k连通意味着无线传感器网络中有k-1个节点失效后，至少保证还有一条路径连通。 

^G，ω^G)的所有边根据权值集合中各权值从大到小的顺序排列，将排序后的降序边序列记为E_↓^G＝(E_↓G1，E_↓G2，...，E_↓gl)，则有边权值关系ωE↓G1≥ωE↓G2≥...≥ωE↓Gl,]]>

[00 [0008] 从此方法的步骤可以看出，它需要在同一个物理位置放置多个传感器节点，这种方法在一定程度上增加了网络的可靠性，但是效果却是有限的。比如，传感器节点的失效可以分为两大类，一类是因为节点电池耗尽或其它硬件故障等节点内部原因导致的节点失效，另一类是因为诸如地震、台风或动物践踏等外部环境因素所造成的节点失效，对于第一类失效，在一个物理位置上放置多个节点能达到一定的冗余，但是对于第二类失效问题，外部环境使得同一个物理位置的节点同时失效的可能性较大，因此，在这种情况下，在同一个物理位置部署多个节点，就很难真正达到冗余的目的。