[发明专利]一种无线传感器网络链路故障检测方法

说明书

本发明公开了一种无线传感器网络链路故障检测方法，首先将各传感器之间的信息交互建模为拓扑图；然后基于图分解技术，将无线传感器网络的拓扑图完全分解为只包含环或树的子图；再利用几类分布式迭代算法对每个子图进行链路故障检测，其中，通过观察子图中节点在几类算法中的状态解，可以实现子图上故障链路的精准检测与定位；最后，将故障检测方法遍历全部子图，即实现对待检测无线传感器网络所有故障链路的全部检测及定位。

技术领域

本发明属于链路故障检测技术领域，更为具体地讲，涉及一种无线传感器网络链路故障检测方法。

背景技术

无线传感器网络作为物联网的核心支撑技术，其发展和应用一直是学术界和产业界共同关注的一个焦点。可以预见，传感器网络逐渐渗透到人类生活生产的方方面面是一种必然的趋势。相比传统网络资源，无线传感器网络具有节点数量大、分布范围广、通信和计算资源有限、电源能量受限、应用环境复杂等特性。在内外部因素的相互影响下，无线传感器网络更容易发生故障，造成网络严重损失甚至网络瘫痪。因此如何在传感器网络特殊的工作方式和运行环境下，及时检测和发现网络中的故障，以实现网络的正常运行，是无线传感器网络研究中的一个关键问题，是确保网络可靠性和稳定性的必要手段。

无线传感器网络本质是一种网络系统，面临最基础的问题是网络的故障检测问题。网络故障是指网络拥塞、数据包丢失等造成的链路传输或网络连通失效。故障链路是一类重要的网络故障形式，其表示出现严重信息丢失或延迟超长等现象的链路。无线传感器网络中发生网络拥堵、无线通信干扰、节点能量不足、节点存储空间溢出等都将可能导致链路发生故障。因此必须对故障链路进行识别并修复，否则将影响无线传感器的性能和质量。

在早期的无线传感器网络链路故障检测技术研究中，基于网络层析技术的链路故障检测方法在减少数据包发送量和链路质量估计精度上均具有明显优势，但此类检测方法不能精确定位全部故障链路。

发明内容

本发明的目的在于克服现有检测技术的不足，提供一种无线传感器网络链路故障检测方法，快速实现无线传感器网络中故障链路的精确定位。

为实现上述发明目的，本发明一种无线传感器网络链路故障检测方法，其特征在于，包含以下步骤：

(1)、建立无线传感器网络模型；

设待检测的无线传感器网络由n个节点组成，每个节点代表一个无线传感器，用拓扑图G＝(V,L)来描述n个传感器节点之间的正常通信，其中，V＝{1,2,…,n}为节点集；L＝{l_ij}为边集，节点i和节点j为边l_ij的两端节点；

(2)、对拓扑图G进行图分解；

遍历拓扑图G，找到拓扑图G中长度最大的一个环，记为C₁；剔除环C₁，然后继续寻找长度次大的一个环，记为C₂；以此类推，直到拓扑图G中寻找不到环，假设拓扑图G中共计寻找到p₁个环；

在拓扑图G中，剔除所有环，在剩下的图中，将连通的子图视为一棵树，没有边相连的孤立节点同样视为一棵树，假设拓扑图G中共计寻找到p₂个树；

将单独的一个环或一棵树作为一个子图，记为G_z＝(V_z,L_z)，z＝1,2,...,p，p＝p₁+p₂，其中，V_z为子图G_z的节点集，L_z＝{l_z,ij}为子图G_z的边集，G_z中第i个节点和第j个节点为边l_z,ij的两端节点；