[发明专利]一种面向障碍的无线传感器网络连通性恢复方法及装置

说明书

本发明实施例公开了一种面向障碍的无线传感器网络连通性恢复方法及装置，设无线传感器网络存在n个网络分区，每个网络分区用一个分区节点表示，则整个无线传感器网络由n个分区节点表示；所述方法包括：构建障碍情况下的n个分区节点的最小生成树；在所述构建的障碍情况下的n个分区节点的最小生成树上分配中继节点，所述中继节点包括静止中继节点和移动中继节点；利用所分配的中继节点，获得所述中继节点所连接的分区节点内的网络数据，根据所获得的网络数据连通各分区节点，从而恢复所述n个网络分区的无线传感器网络的连通。应用本发明实例，解决了障碍情况下无线传感器网络连通性恢复的问题。

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种面向障碍的无线传感器网络连通性恢复方法及装置。

背景技术

随着微电子技术和通信技术的不断进步，无线传感器网络广泛应用于军事、环境监测等多个领域，具有重要的研究价值及应用前景。无线传感器网络(WSNs，WirelessSensor Networks)往往布置在无人值守的恶劣环境，节点容易发生故障，并且，节点可能因电量耗尽而无法工作。网络中关键节点的故障会将无线传感器网络分割成多个不连通的分区，不同分区之间的节点无法协作完成任务，对网络性能产生严重影响。尤其在搜救等应用中，无线传感器网络中的这些故障人工很难干预，网络连通性的自主恢复就非常重要。

现有技术中自主恢复网络连通性的方案如下：

现有技术方案一：提出了一种容错路由恢复方法，其是针对异构无线传感器网络中由于节点故障而使网络中某条路径断开的情况。该方案中，通过构建簇内多路径路由生成图，进行路径编码；采用多粒子群免疫协同优化算法来选择最优替代路径，进行路由恢复，同时也采用了基于该算法的协议来维护网络系统。但是，该方案是针对由于节点故障造成的多条路径不连通的情况进行路由恢复，不适用于大规模网络中由于节点故障而造成网络分区的情况。

现有技术方案二：其针对无线网络传感器网络节点故障造成网络孤立区域的问题，提供了一种无线传感器网络连通性恢复方法，该方法通过转置节点将失去连通的孤立区域重新连接到最近的连通集，然后再将这些连通集连接起来，从来恢复网络的连通性。在该方案中，需要确定连通集，适用于大面积节点同时故障造成的网络分区情况，而对少数节点故障造成的网络的不连通的情况并不适用。

现有技术方案三：本方案对于无线传感器网络中节点故障造成的网络分区问题，采用的是一种通过节点移动恢复网络连通性的算法，该算法主要利用了一个分区中的非关键节点向另一个分区移动，产生级联移动，直到两个分区连通，同时在节点移动过程中考虑了地形的变化对算法的影响。由于该算法采用的是级联移动，多个节点参与移动的同时又要保证该分区的连通性，这样就增加了能量消耗和算法复杂度，同时，只是考虑了节点在移动过程中移动路径上的地形变化的影响，没有考虑移动过程中遇到障碍的情况，而在现实中障碍总是不可避免的。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种面向障碍的无线传感器网络连通性恢复方法及装置，旨在及时有效地恢复网络的连通性，既适用于节点故障造成的多条路径不连通的情况，又适用于大面积节点同时故障造成的网络不连通的情况，考虑了移动中继节点的移动路径中存在障碍的问题。

为达到上述目的，本发明实施例公开了一种面向障碍的无线传感器网络连通性恢复方法，应用于无线传感器网络，且所述网络中具有中继节点，设无线传感器网络存在n个网络分区，每个网络分区用一个分区节点表示，则整个无线传感器网络由n个分区节点表示；所述方法包括：

构建障碍情况下的n个分区节点的最小生成树；

在所述构建的障碍情况下的n个分区节点的最小生成树的边上分配静止中继节点和/或移动中继节点；

利用所分配的静止中继节点和/或移动中继节点，获得所述中继节点所连接的分区节点内的网络数据，根据所获得的网络数据连通各分区节点，从而恢复所述n个网络分区的无线传感器网络的连通。