[发明专利]一种无线传感网络连通性恢复方法

摘要

本发明公开了一种无线传感网络连通性恢复方法，主要解决无线传感网络中因为节点故障引发的连通性丢失，对网络的安全可靠造成影响的问题。该方法更适用于动态拓扑关系的无线传感网络。该方法利用有限状态机模型筛选连通支配集，并实时更新节点的状态，依据节点关键性及距离选择最佳替换节点迁移到原故障节点位置，完成恢复网络状态。该方法区分节点关键性，从而可以节省网络能量开销，且节点状态实时更新变化，适应于动态网络拓扑环境。

主权项

一种无线传感网络连通性恢复方法，其特征在于包括以下步骤：步骤(1)在初始的无线传感网络中，利用现有的泛洪信息方法生成一个包含网络骨干节点的连通支配集CDS，每个节点根据是否包含在CDS中设置自己的节点状态信息，是支配节点则状态号设置为3，状态颜色标记为黑色，是非支配节点则状态号设置为2，状态颜色对应为灰色，状态3是一种稳定的支配节点状态，状态2是一中稳定的非支配节点状态；步骤(2)支配节点向周围的邻居节点发送消息包，若没有收到所有相邻节点的回复消息，则进行状态转移，更改状态号为0，颜色标记为白色，这样的节点处于不稳定状态，有可能转化成支配节点，也有可能转化成非支配节点；步骤(3)若节点i处于状态0，向一跳邻节点Ni发送状态信息；当对任意的两个节点V，U∈Ni，有V∈Nu，则节点i标记为是非支配节点，状态号为2，否则节点标记为不稳定的状态号1；步骤(4)当节点i处于状态1，而且所有邻居节点Ni都不为状态0时，节点若满足条件：1)V为黑色节点，且Di≤Dv；2)V1,V2∈Ni并且是两个黑色互连节点，且i＝Del(V1,V2,i)；则节点状态转移为2，否则转移为状态3，减少网络中状态不稳定的节点，使每个网络节点确定自己的支配信息；步骤(5)当网络节点i处于状态2时，且所有邻居节点Ni都不处于状态0和1时，在Ni中选择节点号最小的节点作为支配节点，状态转移为1；节点状态号为3的节点为支配节点，其余的都为一般的被支配节点，进一步减少无线传感器网络中的骨干节点数量；步骤(6)通过节点间的下一跳信息检测到节点i处于故障状态，节点i的一跳邻居节点Ni中非支配节点j依据各自的2跳信息表判断Ni中距离最近的节点作为替代故障节点AS；步骤(7)判断Ni中是否存在非支配节点，若不存在则选择节点度最小且距离最近的支配节点作为替换节点AS。最终选择的节点号用S表示：Ds＝min(di1,di2,di3,…,din)Ds是最佳替代节点S到故障节点的距离，是从din中选择最小的值。其中dij可以从节点的坐标中计算出来：dij=(Xi-Xj)2+(Yi-Yj)2,∀i=1,2,3,...,n]]>其中i代表故障节点号，可以取值网络中任意节点号，j为故障节点的邻节点；步骤(8)迁移在步骤(7)中计算出的最佳替代节点到故障节点的位置，更新节点物理坐标位置，发送消息给周围节点建立邻居关系；步骤(9)迁移替代节点后网络若仍然处于分区状态，则计算并保存此替换节点的原有位置信息，在替换节点原有一跳节点中选择距离最近的非支配节点作为替代节点，迁移此节点到保存位置，网络的连通性得到恢复，任意节点可以与骨干网络节点相互通信，执行步骤(2)的动作，发送消息给周围节点更新节点状态。