[發(fā)明專利]無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的故障修復(fù)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010621077.2
• 申請(qǐng)日: 2010-12-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102111789A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱雪松;陳興渝;關(guān)志麗;熊翱;高志鵬;黃日茂;詹志強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W24/00
• 分類號(hào): H04W24/00;H04W84/18;H04L12/24
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless?Sensor?Networks，WSN)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于簇的分布式無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的故障修復(fù)方法。

背景技術(shù)

隨著無(wú)線通信技術(shù)和微電子系統(tǒng)的發(fā)展，無(wú)線傳感器作為一種遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用的解決方案出現(xiàn)。但是無(wú)線傳感器本質(zhì)是易出故障的。首先，傳感器節(jié)點(diǎn)本身造價(jià)低、成本小，因此通常僅攜帶有限的資源，如能量等，容易出現(xiàn)因資源耗盡而發(fā)生的故障；其次，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署環(huán)境大多比較惡劣，容易出現(xiàn)因環(huán)境導(dǎo)致的節(jié)點(diǎn)故障；再次，無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)大多大規(guī)模部署在無(wú)人干預(yù)的區(qū)域，無(wú)法通過(guò)人工替換來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)修復(fù)。節(jié)點(diǎn)故障可能會(huì)引起通信鏈路的中斷、覆蓋漏洞、網(wǎng)絡(luò)分離等，導(dǎo)致應(yīng)用質(zhì)量下降甚至不可用。因此，WSN應(yīng)當(dāng)具備自修復(fù)能力，在出現(xiàn)故障時(shí)能從故障中恢復(fù)。

目前針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障的研究多集中于故障探測(cè)方法，例如：協(xié)作式故障探測(cè)方法、沖突故障探測(cè)方法等。

針對(duì)故障修復(fù)提出了一些故障修復(fù)框架，如基于策略的故障修復(fù)框架。均對(duì)各個(gè)模塊的功能予以了詳細(xì)的介紹，但是沒(méi)有給出具體的修復(fù)機(jī)制。目前主要的故障修復(fù)方法就是通過(guò)重定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)的連通性和覆蓋度。但是目前所提出的移動(dòng)方法需要移動(dòng)所有故障節(jié)點(diǎn)和替換節(jié)點(diǎn)之間的鏈路，能耗過(guò)大，不適用于能量有限的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何在綜合考慮網(wǎng)絡(luò)整體狀況及影響因素的情況下進(jìn)行故障修復(fù)，并降低故障修復(fù)的能耗。

(二)技術(shù)方案

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的故障修復(fù)方法，該方法包括步驟：

S1.基于模糊數(shù)學(xué)以及線性規(guī)劃的方法，建立表征冗余節(jié)點(diǎn)對(duì)故障節(jié)點(diǎn)的隸屬程度的隸屬矩陣、冗余節(jié)點(diǎn)對(duì)故障節(jié)點(diǎn)的替換矩陣及其約束條件；

S2.根據(jù)所述隸屬矩陣及替換矩陣，構(gòu)建冗余節(jié)點(diǎn)替換故障節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)；

S3.基于遺傳算法，選擇最優(yōu)冗余節(jié)點(diǎn)替換故障節(jié)點(diǎn)。

其中，在步驟S1之前還包括步驟：

A1.構(gòu)建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)簇結(jié)構(gòu)，選定簇首節(jié)點(diǎn)；

A2.簇首節(jié)點(diǎn)收集簇內(nèi)信息，檢測(cè)當(dāng)前簇是否滿足覆蓋要求或覆蓋度是否低于預(yù)設(shè)的閾值，若是，則執(zhí)行步驟S1，否則，繼續(xù)執(zhí)行步驟A2。

其中，步驟S1進(jìn)一步包括：

S1.1?將簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)抽象為三元組，作為節(jié)點(diǎn)抽象標(biāo)識(shí)；

S1.2?根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的方法，利用所述抽象標(biāo)識(shí)，構(gòu)建冗余節(jié)點(diǎn)對(duì)替換節(jié)點(diǎn)的隸屬函數(shù)，建立冗余節(jié)點(diǎn)對(duì)故障節(jié)點(diǎn)的隸屬矩陣；

S1.3?根據(jù)線性規(guī)劃的方法，建立冗余節(jié)點(diǎn)對(duì)故障節(jié)點(diǎn)的替換矩陣及其約束條件。

其中，所述組節(jié)點(diǎn)抽象標(biāo)識(shí)為SAI＝(IDi，AFi，SFi)，其中，IDi為節(jié)點(diǎn)編號(hào)；AFi為節(jié)點(diǎn)活動(dòng)功能集，表示當(dāng)前節(jié)點(diǎn)上處于活動(dòng)態(tài)的功能；SFi為節(jié)點(diǎn)支持功能集，表示節(jié)點(diǎn)支持的所有功能。

其中，步驟S1.2中，所述隸屬度函數(shù)為：

μ(AFi,SFj,dij,TDj)=0,ifAFi⊂⃒SFjf(dij,TDj),ifAFi⊆SFj,]]>

其中，dij為故障節(jié)點(diǎn)i和冗余節(jié)點(diǎn)j之間的距離，TDj表示冗余節(jié)點(diǎn)j的信任度，f(dij，TDj)為：