无线传感器网络不相交多路径路由容错缠绕系统设计_免费论文全文下载

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摘 要： 传统网络的容错系统未全面分析网络特征，处理多路径缠绕问题时，存在耗能高以及波动大等问题。因此，设计无线传感器网络不相交多路径路由容错缠绕系统，其采用基于HSV色彩空间分离的节点不相交多路径路由算法建立源节点到目标节点的不相交多路径。系统将色彩平面划分成A类型和B类型，并分别进行路径选择分析，实现不相交多路径路由的容错处理。系统通过动态时间间隔的链路RSSI检索方案检索动态节点，调整多路径缠绕，解决节点路径缠绕问题。实验结果说明，所设计系统可显著增强数据传输稳定性以及网络吞吐量，确保网络能耗最小。

关键词： 无线传感网络； 不相交多路径； 容错； 缠绕
中图分类号： TN711?34； TP393 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）13?0164?04
Abstract： Since the network characteristics of the traditional fault?tolerant system haven’t been analyzed fully， which has the problems of high energy consumption and large fluctuation while dealing with the problem of multipath winding， a disjoint multipath routing fault?tolerant winging system for wireless sensor network was designed. The node disjoint multipath routing algorithm based on HSV color space separation is used to establish the disjoint multipath from the source node to the target node. The color plane is divided into A?type and B?type by means of the system， for which the path selection analysis is carried out respectively to realize the fault?tolerant treatment of the disjoint multipath routing. The link RSSI retrieval scheme of dynamic time interval is used to retrieve the dynamic nodes of the system. The multipath winding is adjusted to solve the problem of node path winding. The experimental results show that the designed system can enhance the data transmission stability and network throughput significantly， and ensure the minimal network energy consumption.
Keywords： wireless sensor network； disjoint multipath； fault tolerance； winding
0 引 言
无线传感器网络受到恶劣环境、能量约束等因素的干扰，会出现节点损坏以及通信链路断裂的问题，导致数据传输效率大幅度降低[1]。因此，无线传感器网络的容错性能对增强网络性能具有重要作用。网络节点移动过程中会出现缠绕问题，导致网络通信路径断裂，数据传输效率大大降低[2]。而无线传感器网络容错缠绕系统可确保网络出现缠绕问题后，对传输数据进行恢复，增强网络稳定性。
1 无线传感器网络不相交多路径路由容错缠绕
系统设计
1.1 系统路由选择设计
系统采用基于HSV色彩空间分离的不相交多路径路由算法，通过HSV色彩空间模型，面向各链路塑造数值化的三元组，确保各条链路处于不同的色彩平面，获取源节点到目标节点间的不相交多路径[3]，也就是系统的路由。
设置无线传感器网络，包括一个基站节点和排列在特定领域的传感器节点。传感器节点采用多条路径向sink节点传输信息，节点存在动态性，网络存在大幅度的波动，出现缠绕现象[4]。HSV色彩空间模型包括H（色调）、S（饱和度）以及V（亮度）分量，如图1所示。
依据该HSV色彩模型，系统对无线传感器网络中的链路塑造数值化的三元组采用链路着色，确保网络对应不同的色彩平面。其中的取值区域集是R（红）、Y（黄）、G（绿）、B（蓝），的取值区间是[0，1]，的取值区间是[0，1]。按照链路的情况，随机设置一条链路的不同元组分量取值为：
式中：用于描述链路的RSSI；和分别用于描述RSSI的最高值和最低值；用于描述�路距sink节点的最低跳数；用于描述网络最高跳数；表示链路至sink节点的距离；表示链路的信号强度。
HSV色彩空间模型内，值不变，则越高色彩饱和度越大，值越低色彩量度越低，颜色越深。则无线传感器链路RSSI值越大，表明颜色越纯，链路至sink节点距离越短，颜色越深。不同色彩平面能够映射相同节点是出节点或入节点的差异链路，将源节点到目标节点的多路径进行准确划分[5]。网络拓扑结构到色彩平面的映射过程如图2所示。
图2（a）表示拓扑结构里有6条链路，也是系统路由，所有链路的数值化元组用图2（b）表示。其中链路以及的色调是R，链路以及的色调是G。在色彩模型相应的圆锥形坐标系里，6条链路映射至以及两个色彩平面的6个点，用图2（c）描述。

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