[发明专利]无线传感器网络容错拓扑演化方法

说明书

本发明公开了一种基于Markov和无标度网络的无线传感器网络容错拓扑演化方法。提供了一种基于Markov和无标度网络的无线传感器网络容错拓扑演化方法，包括：构造了一种以容错传感器节点为六边形顶点的正六边形分簇机制(RHCS)，通过Markov分析了RHCS的随机失效概率以及能量故障概率，得出综合故障概率；将综合故障概率引入无标度拓扑构建规则中，形成一种基于Markov和无标度网络的无线传感器网络容错拓扑演化模型；设置随机故障节点，计算网络最大连通子图节点个数，评估容错性能。本发明的有益效果：一种基于Markov和无标度网络的无线传感器网络容错拓扑演化方法(SFTEM)。不同于传统的无标度网络拓扑模型，该模型首先提出了一个正六边形的分簇机制(RHCS)。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络(WSN)拓扑演化领域，具体涉及一种基于 Markov和无标度网络的无线传感器网络容错拓扑演化方法。

背景技术

拓扑作为WSN节点的组织结构，可以直接通信的两个节点存在一条拓扑 边，如果没有拓扑演化模型，所有节点都会以最大功率传输形成无组织的网络， 从而造成节点能量快速耗尽，网络路由负载高，生命周期短等问题。在传感器 网络领域拓扑演化技术作为近年较为深入研究的问题，无线传感器网络独特的 特点及严格的约束条件使得该问题的研究更具有挑战性。针对无线传感器网络 中拓扑演化问题，目前已有很多种方法，基于能量感知、基于随机行走、基于 适应度以及基于复杂网络理论的方法。此外，按照传感器网络体系结构拓扑演 化又可以分为集中式的和分布式的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于Markov和无标度网络的无线传 感器网络容错拓扑演化方法，不同于传统的无标度网络拓扑模型，该模型首先 提出了一个正六边形的分簇机制(RHCS)，通过Markov模型分析该机制至少 满足1-容错，SFTEM将RHCS的可靠性与无标度特性相结合，形成了一个鲁 棒的无线传感器网络，它利用了可靠的分簇方案和拓扑演化之间的协同作用， 能够容忍随机故障和能量故障等综合故障。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于Markov和无标度网络的 无线传感器网络容错拓扑演化方法，包括：

构造了一种以容错传感器节点为六边形顶点的正六边形分簇机制(RHCS)， 通过Markov分析了RHCS的随机失效概率以及能量故障概率，得出综合故障 概率；

将综合故障概率引入无标度拓扑构建规则中，形成一种基于Markov和无 标度网络的无线传感器网络容错拓扑演化模型；

设置随机故障节点，计算网络最大连通子图节点个数，评估容错性能。

在其中一个实施例中，“构造了一种以容错传感器节点为六边形顶点的正六 边形分簇机制(RHCS)，通过Markov分析了RHCS的随机失效概率以及能量故 障概率，得出综合故障概率；”具体包括：

将双工传感器节点设为容错传感器节点，把容错传感器节点放置为正六边 形结构形成基本的分簇机制RHCS；

通过Markov分析RHCS的随机失效率(RFP)；

采用经典的一阶无线通信能量消耗模型，分析RHCS的能量故障率(EFP)；

结合RFP和EFP，建立RHCS的综合故障概率(JFP)。

在其中一个实施例中，“将综合故障概率引入无标度拓扑构建规则中，形成 一种基于Markov和无标度网络的无线传感器网络容错拓扑演化模型；”中，容 错拓扑演化模型具体包括：

网络中的大部分节点只和很少节点连接，而有极少的节点与非常多的节点 连接，其经典的无标度网络模型构建算法：