无线传感器网络连通修复算法

李岩哇

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是由大量密集部署在目标区域的节点构成的一种自组织网络应用系统[1][2]。该系统由大量小规模、低成本的传感器构成，将在目标区域采集到的数据汇集到基站。WSN起源于军事领域的应用，近年来，其在环境监测、医疗护理、火灾监测、交通监控等领域也得到广泛的应用[3]。
由于传感器自身资源及能量的限制，以及所处环境的恶劣，传感器节点易受到损坏，而且其中某些关键节点一旦损坏，必将导致原本连通的网络被分割成不连通的若干分支，给网络的性能带来消极的影响[4]。无线传感器网络的故障一般分为小规模故障和大规模故障两种，小规模故障往往源于个别传感器能量耗尽等原因，导致其邻居节点之间无法连通；大规模故障往往源于恶劣环境下，如战场上，由于遭遇敌方炮火打击导致出现大量节点失效造成网络被分割成不连通的分区，而重新将网络连通，对于延长网络生存时间尤为重要[5]。近年来，对于网络修复问题的研究已经取得了一定的进展，综观国内外关于网络修复的文献，网络修复大致可分为以下两类：（1）小规模故障中自修复算法：在人工不可及的区域内，通过将网络中的部分节点重定位来恢复网络连通。该场景下主要研究如何规划邻居节点的移动。（2）大规模故障中加入中继节点修复算法：网络中引入中继节点将分割的网络连通。该场景下主要研究如何安置尽可能少的中继节点来实现网络的连通。本文分析各类无线传感器网络修复算法，并针对不同的网络故障规模，对以往的研究进行分类和总结。