移动传感器网络中的多节点重定位技术

© 2013作者。出版社：Elsevier B.V.由美国应用科学研究所负责选择和/或同行评审可在www.sciencedirect.com在线获取ScienceDirectAASRI Procedia 5（2013）85 - 912013年AASRI并行和分布式计算与系统移动传感器网络多节点重定位技术Muhammad Amir Khana，*，Halabi Hasbullaha，Babar Nazirba马来西亚国家石油技术大学计算机与信息科学系，Tronoh 31750; b巴基斯坦摘要在移动传感器网络中，传感器间的连通性对于重要信息的收集起着至关重要的作用。这些类型的网络中的节点检查感兴趣区域的各个方面。其中传感器节点的故障可能导致连通性的丢失，并且可能导致系统分成不相交的部分。最近已经提出了几种跟随节点移动以取代连接性的策略。然而，这些战略往往忽视了在少数地区可能缺乏覆盖，可能是因为失败本身或因为连接有限的复苏集中。这篇特别的论文通过以一种整体的方式处理连接和覆盖问题来填补空间。提出了一种多节点重定位算法。每一个邻居都临时重新定位，以便同时替换一个特定的故障节点，然后再返回初始区域。利用效率参数移动距离对算法进行了验证，指出该算法有效地处理了系统连通性的提升。© 2013作者。由Elsevier B. V.在CC BY-NC-ND许可下开放获取。由美国应用科学研究所负责选择和/或同行评审关键词：无线传感器网络;节点重定位;移动传感器;网络连通性。1. 介绍集合了极其可观的技术的无线传感器网络（WSN），由于其广泛的有效性和全新的到达成为一个强有力的研究领域。通常，无线传感器网络可以由大量紧密定位的微型移动传感器节点组成，这些节点可能具有最小的功率以及经济的价格标签。同样，它肯定是由为环境正确交付的应用程序引起的2212-6716 © 2013作者由Elsevier B. V.在CC BY-NC-ND许可下开放获取。美国应用科学研究所负责的选择和/或同行评审doi：10.1016/j.aasri.2013.10.06286Muhammad Amir Khan等人/ AASRI Procedia 5（2013）85除了通过无线电相互传输之外，还进行备注事实处理[1，2]。无线传感器网络不仅可以降低价格和等待整个过程中的进步，但除此之外，它可以应用于任何一种环境中的任何地方传统的有线传感器网络系统往往变得遥不可及的开始，就像从深海，太空以及战场[3]。传感器节点也将被广泛用于医疗、家庭甚至军事服务。由于其快速的功能，自组织，以及容错的身份，传感器网络用于军事服务，包括来是令人难以置信的非常适合任何类型的网络许可证，如强大的，管理，传输，监视以及focuson.Sensor节点在健康有关的不同方面允许可以用于监督病人除了协助残疾病人。此外，它们可能存在于许多商业问题中，例如监督库存，并同时监控产品质量以及灾难场所[4]。对于部署在艰苦的地方和无人值守的站点，由于片上电源耗尽，可能会发生节点损坏，可能会发生物理破坏，导致实际网络直接分裂成几个不相交的障碍。由于故障而在节点中的特定改进的损耗很可能不仅影响特定的网络覆盖，而且还对网络连通性产生影响。提出的恢复过程技术实际上最初与C3R[5]一样多.如图1所示。本文的重点是保持网络的连通性时，同时节点故障，即使保留实际故障前的覆盖范围。图1a中所示的网络拓扑结构可以很好地被视为后续示例。仅与一个单个节点或可能与一对节点相关联的故障可能会使它们的邻居与剩余网络脱离，然后肯定会在整个覆盖范围内直接向下放置某种洞，该洞旨在用于呈现其感测范围与故障节点重叠的多个不同节点，因为在图1b中。然而，交换具有另一个节点的故障节点将连接传递回来，实际上它只是将特定的覆盖范围转换为内部网络区域或边缘的替代方案。它可以通过简单而快速地将特定的故障节点与任何单个或多个邻居交换来应对[6]。不同的是，一旦参与的邻居节点出现故障，在此之后，实际节点当然可以根据某些条件选择是否成为其成员的常邻居节点。在故障发生后，各参与节点可以进行前向和后向交换，网络拓扑和覆盖范围与故障发生前基本相同。我们的算法只是某种分布式算法，需要最小的消息开销来完成恢复。N21N22N20N23N19N3N2N4N5N7N1N8N6N11N10N9N14N12N13N18N15N16N17N25N24N26N21N22N20N23N19N3N2N4N5nn77N1N8N6N11N10N9N14N12N13N18N15N16N17N25N24N26(a) 连接的移动节点网络（b）节点故障Fig. 1. 移动传感器节点网络（a）每个节点指示通信范围（b）多节点故障后的网络状态Muhammad Amir Khan等人/ AASRI Procedia 5（2013）85872. 文献综述投入到最繁荣的框架已经成为所述技术的目标。在与应用网络相关联的初始阶段，有效性主要会由于节点故障而降低，并且与应用相关联的需求需求的改进可能会进一步影响这一点，这就涉及到有效性本身。无论节点如何，都期望能够保持网络布局的有效性。能够提供故障节点替换指示。Wang等人[7]提出了级联运动，通过用重复节点交替交换附近的节点。此外，如[8]中所解释的，额外的工作已经考虑了通过其的连接性。另一个特定的方法示例选择保持实际上低于节点的二度连通性，甚至在移动某种节点部分时预测链路失败。尽管特定节点运动的思想可以与先前方法的主要思想相比较，但考虑到2-连通性的要求可能包含特定的应用级性能，并且在资源受限的节点的大规模社区中可能再次不现实。在该研究中，文献中最类似的RIM方法可能是DARA [9]，它要求每个节点帮助保存这些2跳邻居的列表，并选择一个失败的节点邻居来传输交互链接数量的基石。Younis等人[10]因此提出了RIM（通过向内运动恢复）和NN（最近邻）算法。RIM是一种通过向内移动动作进行愈合的分布式协议，包括节点F失败，它们的邻居可能会向内移动，其区域重要，它们有能力相互连接。这实际上是因为这些邻居产生了对直接受F节点影响的节点的引用，并且当管理再次实现彼此时，网络连接可以被修复为它们故障前的位置。能够转移的过程显然是通过递归地控制任何类型的故障节点来进行关于其邻居的运动，例如，这些类型的当前已经朝向故障节点重新定位。每当节点发生故障时，用于修复关于F的断开连接的NN可以与它们的邻居FNN继续到F所处的任何位置。与FNN相关的特定邻居对它们的离开做出反应，因为最有效的邻居可能会转移到任何地方并进行协商。FNN是之后，因此，如果发现没有邻居的离开节点到达网络，以及当网络中的所有节点以前已经重新定位时，大约NN可能会停止。与RIM应用1跳邻居列表不同，关于另一个区域的NN方法询问每个节点识别它们的2跳邻居。有了这一特殊性，最近邻可能在F失败之前被接受。现在，同样RIM和NN并没有真正关联到与恢复网络覆盖上的特定连接有关的连接的含义。覆盖感知连接恢复（C3R）方法[5]的持续重新定位停止。通过特定的邻居节点与另一个节点提供连通权的返回，它实际上只是在主网络内部以及与外围的周期性地提高到另一个主位置的特定覆盖距离。可能它可以通过临时互换特定的故障节点以及一个特定的甚至多个使用它们的简单地利用它们的邻居来应对。3. 方法最初，网络中不需要的节点的发生涉及到一个非常有效的解决方案，用于过剩和连通性，以便在节点故障发生时可以用备用节点替换。我们使用Rabinar Heinzelman等人（2000年）和Bhardwaj等人（2002年）的模型。（2001年）的第10页。88Muhammad Amir Khan等人/ AASRI Procedia 5（2013）853.1. 失效前过程在本研究中，每个节点包含一跳列表的邻居对，这是关于故障前的先决条件的信息，由每个节点指示一个HELLO信息，周期性地将其自身添加到其直接节点可以使用其邻居来提供HEARTBEAT通信，如果其邻居节点F丢失，则节点A没有从相邻节点F获得HEARTBEAT通信的预设依赖。3.2. 邻居同步节点A检测到节点F的故障，因为它可能会对所有具有1跳数的节点保持接近，因此很难找到邻居节点。尽管如此，对于从F、节点N开始的较小范围，邻居节点被认为最初达到并且将结束与它们中的其余节点同步和说话的愈合协调器。3.3. 恢复计划实施制作和执行治疗技术的典型重要细节如下：有关节点A可以计算其重叠覆盖、到F的距离以及在前往F之前的功率保持。每个节点A在节点A取回数据之前，向邻居确认短期离婚，以防止邻居发现其他选择或缓存数据的声明问题。如果两个节点同时到达，则最近的节点将是恢复协调器，lees ID节点用作恢复协调器。恢复协调器维护由所保护的重叠覆盖范围决定的秩集合，并且功率保持不变。之后，它以循环的方式收集关注。多节点故障的要点如下：如图2a所示，节点7发生故障，并且能够启动恢复方法，故障节点的邻居如图2b所示。节点n2、n3、n4、n6、n8和n10将启动它们向故障节点移动的恢复方法。所有相关节点通过恢复协调器获得排序列表，并按照调度启动恢复方法。在整个恢复方法中，如果相关节点经历其邻居节点故障，如图2c所示，节点n6和n8经历节点10的故障。节点n6和n8将确定其与故障节点的重叠覆盖和范围，如图所示。如果计算出的重叠覆盖范围大，则两个节点都向将处于故障节点N2的事业中的有效节点传递转移含义。在从节点n6和n8接收到重定位含义之后，生产节点n2可以是恢复协调器，并且向有关节点广播新的恢复例程。同时，节点n6和n8将参与故障节点n10的恢复装置Muhammad Amir Khan等人/ AASRI Procedia 5（2013）8589CN21N22N20N23N19N3N2N4N5N2N1N8N6N11N10N9N14N12N13N18N15N16N17N25N24N26DN21N22N20N23N19N3N2N4N5N2N1N8N6N6N8N11N9N11N9N12N14N13N14N12N13N18N15N16N17N25N24N26一N21N22N20N23N19N3N2N4N5N7N1N8N6N11N10N9N14N12N13N18N15N16N17N25N24N26BN21N22N20N23N19nn33nn22nn44N3N5N2 N4nn76N1N8nn88nn66N10N11N10N9N14N12N13N18N15N16N17N25N24N26图二.拟议技术说明90Muhammad Amir Khan等人/ AASRI Procedia 5（2013）854. 仿真结果实验结果包括模拟任意拓扑的无线传感器网络与不同数量的节点以及通信的选择。在模拟中使用的节点似乎已被设置为25，50，75，100和125在一个面积为1000×1000平方米的区域。由于RIM以及NN往往不支持各种范围的通信和感测，因此对于模拟，rc和rs值恰好保持相似。rc和rs的范围已经是25，50，75，100，125米。每个节点的初始功率高达100 J。图3将节点联合起来所需行进的总距离通过实际恢复，因为与连接范围相关的原因。节点的行进距离将取决于节点范围rc内的连通性。因此，当rc增加时，它将增加节点行进的总距离。由于NN和RIM的永久重新定位，总距离以增加的速率增加。15000100005000我们的方法RIMNN25 50 75 100 125通信范围（节点数=125）图三.节点总行进总距离Muhammad Amir Khan等人/ AASRI Procedia 5（2013）85915. 结论在移动传感器网络的应用中，保持节点间的网络拓扑结构是必不可少的。节点故障可能导致网络分段，从而干扰网络。与以往大多数利用节点分离来恢复连通性的工作不同，该算法同时处理连通性和覆盖的丢失。为了克服这一困境，提出的算法停止永久的节点迁移。邻居节点的恢复任务失败只在于故障节点。这些邻居中的大多数自己进行同步，并确认它们在恢复中的特定位置。在恢复过程中，每个节点都可能需要到故障节点所在的位置恢复连接和覆盖，然后在服务了大部分时间后立即返回到自己的初始位置。最初，我们的算法验证使用的性能参数，移动的距离，这是值得注意的是，我们的算法处理充分的实际内部系统的连接性。引用[1] Hyewon Jun，Wenrui Zhao，Mostafe H.作者：Ellen W. Zeguar，Chungki Lee，Trading latencyfor energy in densely deployed wireless ad hoc networks using message ferrying，Journal of Ad HocNetworks 2007; 5（4）：pp. 444-61[2] K. Akkaya，M. Younis和M. Bangad，Sink Repositioning for Enhanced Performance in WirelessSensor Networks，Elsevier Computer Networks，Vol. 49，Feb，2005，pp. 512-434[3] Katayoun Sohrabi，Jay Gao，Vishal Ailawadhi，Gregory J. Pottoe，ULCA，Protocols for self-organization of a wireless sensor network，IEEE Personal Communications 7（5），pp. 16[4] R.敏，M。Bhardwaj，S. Cho，A.辛哈A. Wang，中国山核桃A.陈志华，无线感测网路之设计，国立中山大学电子工程研究所硕士论文，民国90年。[5] Neeldam Tamboli，Mohamed Younis，移动传感器网络中的覆盖感知连接恢复，网络与计算机应用杂志，第33卷，第3期，pp. 363[6] M. Chu，H. Haussecker，F. Zhao，可扩展的信息驱动的传感器查询和路由的ad hoc异构传感器网络，高性能计算应用国际期刊16（3），pp. 293[7] G. Wang，G. Cao，T. La Porta和W. Zhang，移动传感器网络中的传感器重新定位，在第24届IEEE计算机通信年会（INFOCOM'05）的会议记录中，佛罗里达州迈阿密，3月。2008年[8] A. Abbasi，U. Baraudi，M. Younis，K. Akkaya，C2AM：无线传感器和执行器网络中应用感知运动辅助恢复的算法，在IEEE无线通信和移动计算国际会议论文集，德国莱比锡，2009年6月。[9] A. Abbasi，K. Akkaya和M. Younis，无线传感器和执行器网络中的分布式连接恢复算法，在第32届IEEE本地计算机网络会议（LCN'07）的会议记录中，爱尔兰都柏林，10月。2009年[10]Younis M，Sookyoung Lee，Sheetal Gupta和Kevin Fisher，可移动传感器节点网络的局部自愈算法，在：IEEE全球电信会议（Globecom'08）的会议记录中