[发明专利]基于最小生成树的无线传感器网络故障恢复系统

权利要求书

1.一种基于最小生成树的无线传感器网络故障恢复系统，其特征在于，所述系统包括：网络联通性判断模块、故障恢复实施模块；

所述网络联通性判断模块用于基于网络联通性判断是否触发故障恢复，其在节点故障产生后，先判断当前网络是否发生连通性被破坏的问题，然后再根据判断结果触发故障恢复；

所述故障恢复实施模块用于基于最小生成树实施故障恢复，其为解决节点故障造成的网络连通性问题，指定故障的一个邻居节点移动到故障节点位置从而达到恢复网络连通性的目的；

所述故障恢复实施模块包括：最小生成树构建单元、最佳替代邻居节点选择单元、故障节点替换单元；

所述最小生成树构建单元用于计算相邻节点的移动代价，根据邻居节点的移动代价构建最小生成树，生成树上包含了每个节点到其他节点的最小移动代价路径；

所述最佳替代邻居节点选择单元用于通过最小生成树，选择每个节点的最佳替代邻居节点；

为避免邻居节点的移动对网络再次造成连通性破坏，所述故障节点替换单元用于采取级联移动的方法进行故障节点替换过程；

所述最佳替代邻居节点选择单元基于最小生成树选取邻居节点为：

采取洪泛法将最小生成树信息广播给网络中所有节点，每个节点都能获悉自己的最佳替代邻居节点；当生成树上某一个节点移动时，选择其在生成树上最小移动代价路径上的邻居节点进行替换；每次邻居节点的选取根据最小生成树自动进行，达到快速选取的目的。

2.如权利要求1所述的基于最小生成树的无线传感器网络故障恢复系统，其特征在于，所述最小生成树构建单元计算节点之间的移动代价为：

首先设定节点的能量、相邻节点间的距离、节点度数三个指标的参数因子，然后计算各指标与参数因子的乘积，最后对乘积求和计算出节点之间的移动代价。

3.如权利要求2所述的基于最小生成树的无线传感器网络故障恢复系统，其特征在于，所述最小生成树构建单元基于移动代价构建最小生成树为：

将节点移动代价作为相邻节点之间的权值边，初始化最小生成树为空集，对当前的最小生成树子集加入一条权值边，如果仍然为最小生成树的子集则继续进行加入操作，否则停止。

4.如权利要求3所述的基于最小生成树的无线传感器网络故障恢复系统，其特征在于，所述故障节点替换单元采取级联移动的方法进行故障节点替换过程为：

当一个节点开始移动前，先发消息给自己的最佳替代邻居节点，然后移动到目的位置，接收到消息的邻居节点移动前也进行同样操作，直到最小移动代价路径上的所有节点都完成移动过程。

5.如权利要求1所述的基于最小生成树的无线传感器网络故障恢复系统，其特征在于，所述网络联通性判断模块包括：网络联通性判断单元、故障恢复触发单元；

所述网络联通性判断单元用于基于深度优先算法判断网络连通性，该单元选取故障节点的某一个邻居节点作为根节点，依次遍历搜索根节点的邻居节点，如果遍历过程遇到没有遍历过的节点，继续进行深度搜索；当某一个节点的所有邻居节点都被遍历，则返回到该节点的父节点进行再次深度搜索；在遍历过程中，如果遍历过的节点集合等于故障节点的邻居节点集合则停止深度搜索，否则深度遍历到从源节点可达的所有节点为止；搜索结束后，当故障节点的所有邻居节点都能被遍历到，则认为网络连通性没有受到破坏；

所述故障恢复触发单元用于根据网络连通性触发故障恢复，该单元网络的连通性是否受到破坏的判断结果，决定是否触发故障恢复；如果当前节点的故障不造成网络联通性破坏问题，则不采取故障恢复，反之则触发故障恢复。