[发明专利]一种基于定向扩散算法的分布式系统

说明书

本发明涉及无线传感网技术领域，为实现在传感网络拓扑结构改变时依然保证系统的自适应性。具体而言，本发明基于定向扩散算法首次提出运行于无线传感网网络层之上的分布式系统中间件，主要用以解决无线传感网络中节点移动，节点失效所导致的网络拓扑结构动态变化从而影响正常传输的问题。本发明采用的技术方案是，基于定向扩散算法的分布式系统中间件，包括在定向扩散算法之上建立的三种分布式服务:分布式查询服务器、分布式组合服务器、分布式动态适应服务器，以及与分布式组合服务和分布式动态适应服务通信的连接器。本发明主要应用于无线传感网场合。

技术领域

本发明涉及的技术领域是无线传感网，具体讲,涉及基于定向扩散算法的分布式系统中间件。

背景技术

广泛应用于军事、智能交通、环境监控、医疗卫生等多个领域，无线传感网是一种分布式传感网络，它是由可以感知和检查外部世界的传感器组成。传感器间通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。它是通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。无线传感网络具有规模性、自组织性、动态性、可靠性、以数据为中心的特点。很多应用不仅用无线传感器网络传输信息，而且还利用它进行网络内部数据处理及分布式计算，如数据融合、分类和目标追踪。但是，传感器节点由于能量有限，容易造成节点失效。同时无线传感网的拓扑结构也会因为节点移动而变化。

在分布式无线传感网络中，分布式服务能够维持网络的可靠性，开发者针对网络结构的改变，可以定制自己的监测算法，比如针对传感网中可获得的服务，传感器节点迁移或者任务改变等问题，定制自身的监测算法。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在实现在传感网络拓扑结构改变时依然保证系统的自适应性。具体而言，本发明基于定向扩散算法首次提出运行于无线传感网网络层之上的分布式系统中间件，主要用以解决无线传感网络中节点移动，节点失效所导致的网络拓扑结构动态变化从而影响正常传输的问题。

本发明采用的技术方案是，包括在定向扩散算法之上建立的三种分布式服务:分布式查询服务器、分布式组合服务器、分布式动态适应服务器，以及与分布式组合服务和分布式动态适应服务通信的连接器；具体来讲是：

分布式查询服务器包含来自多个簇的多种服务信息，该信息包括服务提供者的位置和提供服务的类型，当簇需要服务时，首先对分布式注册服务器提出请求，进行注册，注册服务器将距离该簇最近的服务提供者位置信息返回给请求的簇；

分布式组合服务器通过添加或移除各节点来管理节点，进而通过每一个节点来简化服务提供者的动态重配置，同时，允许对指定的单个节点或簇节点进行独立设计；

分布式动态适应服务器用于控制处于网络恢复失败和动态重配置状态下的节点，控制的基础是借助分布式组合服务和分布式查询服务的信息，使用分析工具对信息进行分析，进而对节点进行控制，具体地，分布式适配服务监测正常运行期间的节点簇，并及时发现包括节点移动和节点失效等异常动态行为，当发现这些行为时，协同分布式查询服务器、分布式组合服务器，触发动态重置功能，分布式适配服务将会产生合适的重配置操作计划，从而确保重配置和异常情况受影响的节点在全局上保持一致；

节点间通过连接器互相作用，连接器封装了连接的状态与属性，连接器包含通信方法，终点接口以及附属传感节点的详细说明。

本发明的特点及有益效果是：

本发明提出了一组介于网络层与应用层间的分布式服务。致力于解决节点易失效，出错率高，和动态拓扑变换的问题，其效果主要体现在以下两方面：

1一些远程监测系统或目标跟踪系统使用分布式查询服务器，分布式组合服务器，分布式适配服务器和连接器，可以解决节点故障与移动问题，进一步讲，新的应用服务将会很好的支持现有的应用。