一种Adhoc网的失联节点动态检测方法技术

本发明专利技术公开了一种Adhoc网的失联节点动态检测方法，所述Adhoc网的失联节点动态检测方法根据3个节点判断移动节点是否失联和多个节点得到网络中失联节点两种模型，对于不同规模的网络以节点运动速度，根据节点的地理位置定期检测网络中的节点是否失联；每个移动节点配备一个GPS设备，实时获取节点坐标，然后根据坐标和各个节点的通信范围判断网络中是否有失联的节点；某一节点处于其他任一节点的通信范围则节点不失联，节点不处于任何节点的通信范围内，则节点失联。本发明专利技术的每个移动节点配备一个GPS设备，可以实时获取节点的地理位置，延时大大降低，得到的结果更精确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线网络
，尤其涉及一种Adhoc网的失联节点动态检测方法。
技术介绍
Ad hoc网是一个分散类型的无线网络，又称为多跳网(Multi-hop Network)、无基础设施网(Infrastructureless Network)或自组织网(Self-organizing Network)，是点对点的，因为它不依赖于预先存在的基础设施，例如有线网的路由器、结构性的无线网的接入点。相反，每个节点通过为其他节点转发数据参与路由，所以adhoc网是基于网络连接动态决定由哪一个节点转发数据。由于Ad Hoc网络由移动节点自己自由组合，不依赖于有线设备，因此，具有较强的自组性，很适合战场的恶劣通信环境。能源的有限性和节点的移动性导致节点随时可能与网络分离，当网络发生故障时，检测失联节点对于提高网络的可靠性，有效性至关重要，以便采取加大发射功率等措施来保证网络的可靠性，可达性以及吞吐量。造成节点失联的原因可能是节点电量不足，也可能是由于节点移动造成的失联。现存的检测失联节点的方法大多以拓扑发现为基础，利用拓扑发现算法来更新网络拓扑的联系矩阵，然后建立邻接矩阵，用拓扑分离的方法分离出不可达子网，然后根据节点或链路的故障概率判断故障节点。这种方法当节点移动速度很快时会造成拓扑发现程序不能及时跟新邻接矩阵，精确性下降。利用发包的方法实时监测失联节点，为了适用于大型网络，降低通信量，作者利用聚类算法将网络分簇，在簇内建立起以簇头为根的生成树，从叶子节点开始向逐步向根节点传递邻居信息，根节点整理邻居信息，以此来判断失联节点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Adhoc网的失联节点动态检测方法，旨在解决由于拓扑发现过程有延时而造成算法精确性较低的问题。本专利技术是这样实现的，一种Adhoc网的失联节点动态检测方法，所述Adhoc网的失联节点动态检测方法通过3个节点判断移动节点是否失联和多个节点得到网络中失联节点两种模型，对于不同规模的网络以及节点运动速度，根据节点的地理位置定期检测网络中的节点是否失联。进一步，所述Adhoc网的失联节点动态检测方法每个移动节点配备一个GPS设备，实时获取节点坐标，然后根据坐标和各个节点的通信范围判断网络中是否有失联的节点；某一节点处于其他任一节点的通信范围则节点不失联，节点不处于任何节点的通信范围内，则节点失联。进一步，所述3个节点的情况下，有1个移动节点，2个固定节点，每隔时间间隔t获取移动节点的坐标，通过计算是否在某一节点通信范围内来判断该节点是否失联；N1是一个可移动节点，N2，N3都是固定节点，节点N1随机移动，节点N2，N3的通信范围为400m，每隔时间间隔t判断节点N1是否失联；在t1时刻，当节点N1移动到的位置p1时，计算p1到N2的距离发现p1到N2的距离大于节点N2的通信范围，由此可知此时N1既不在节点N2的范围通信内，也不再节点N3的通信范围内，节点N1被判定为失联节点；在t2时刻当节点N1移动到的位置p2，计算p2到N3的距离发现计算p2到N3的距离大于N3的通信范围，由此可知N1在节点N3的通信范围内，则节点N1被判定为未失联节点。t3时刻N1又移出了N2，N3的通信范围，变为失联节点。进一步，所述多个节点得到网络中失联节点包括：对于某一个要检测状态的节点n，节点n的坐标为节点的通信范围为R，可能和它连上的节点的横坐标和纵坐标的范围分别为和 然后计算节点n与与该范围内的其他节点的距离，距离的计算公式为如果距离小于其他节点的通信范围那么节点n就能与之相连，如果距离大于其他节点的通信范围就不能与之相连；若有节点与节点n相连，将与节点n相连的节点从待确定状态的节点集合中去掉，若没有找到则将该节点标记为失联节点，继续判断其他待检测状态的节点。进一步，所述确定可能与某一节点相连的节点范围，将所有节点按照先按x轴排序，再按y轴排序，从x坐标最小的节点开始，从左往右，依次判断各个节点的状态，时间复杂度N*log2n。进一步，先将节点按照x坐标排序，排序后为N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8；然后从节点网络中横坐标最小的节点N1开始依次判断每个节点的状态；判断节点N1的状态时，将x坐标的范围限定在内，依次按照x坐标顺序判断N1是否能与N2、N3、N4连上，直到N5坐标范围超出且将能与N1连上的节点N2、N3、N4和N1的状态标记为1，且将标志标记为已判断过。接着按上述步骤判断其余还未判断的节点，下一节点是N5。进一步包括：输入：N个节点的坐标数组position[N]，通信范围R；输出：失联节点集合DisconnectedsetSort(position.x)；//对节点坐标按横坐标排序本专利技术提供Adhoc网的失联节点动态检测方法，每个移动节点配备一个GPS系统，可以实时获取节点的地理位置，延时大大降低，得到的结果更精确。本专利技术的方法只需定期获取移动节点的地理位置，并通过计算节点之间距离判断是否失联，比较简单。而拓扑分离算法是基于拓扑发现算法，拓扑发现 算法也是一个研究方向，用于建立联系矩阵以及邻接矩阵。基于生成树的算法首先需要将网络分簇，分簇之后在每个簇内建立生成树再通过向根节点发送信息来收集信息，相对复杂。本专利技术与拓扑分离算法相比，速度在20m/s的速度下，拓扑分离算法的准确率在80％以下，而本专利技术的算法在90％以上。由此可知速度对本专利技术中的算法的影响要比拓扑分离算法小。且拓扑分离算法适用于小型网络，而本专利技术中的算法在大型网络下准确率也比较高。而生成树算法当网络中有30个节点，且有3个移动节点时，平均准确率为77％，准确率最低。本专利技术的算法仅根据地理位置和节点的通信范围就能得到结果，不需要发送数据包。拓扑分离算法需要用拓扑发现算法，对于小型网络每个节点都定期发现拓扑，大型网络通过层次的方法来减少通信量。生成树的方法虽然通过建立生成树大大减少通信量，可是仍然会产生上千个数据包。本专利技术提出了根据地理位置和节点的通信范围来判断节点是否失联，分别说明了判断一个节点的状态和多个节点的状态的情况，并通过按坐标排序降低算法复杂度，根据仿真结果可知，这种方法使用于由于移动造成的节点失联，这种方法通信量少，准确率高也能用于大型网络。本专利技术中的方法也很容易扩展到能检测power off的情况，只要将判断失联的标准从根据两个节点的距离是否小于通信范围内改为某一节点向另一节点发包对方能否收到。而且除了给每个节点配备GPS设备来获取节点坐标，还可以用相对位置算法。相对位置算法是指网络中存在少量位置已知的节点(称为锚节点或信标节点)，其位置可以通过GPS定位设备等手段来获得。除了锚节点之外的其他位置未知的节点称为未知节点，未知节点从锚节点获取相关信息，并依据定位方法完成自身位置的定位。本专利技术也很容易能扩展到三维的情况，只要将节点的位置改为三维的表示方法(x0,y0,z0)，并将两个节点(x0,y0,z0)和(x1,y1,z1)的距离计算公式改为三维坐标的计算的距离计算公式附图说明图1是本专利技术实施例提供的3个节点的网络模型示意图。图2是本专利技术实施例提供的ti时刻各个节点的位置示意图。图3是本专利技术实施例提供的算法准确率对比示意图；图中：(a)本专利技术算法的准确率；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Adhoc网的失联节点动态检测方法，其特征在于，所述Adhoc网的失联节点动态检测方法通过3个节点判断移动节点是否失联和多个节点得到网络中失联节点两种模型，对于不同规模的网络以及节点运动速度，根据节点的地理位置定期检测网络中的节点是否失联。

【技术特征摘要】
1.一种Adhoc网的失联节点动态检测方法，其特征在于，所述Adhoc网的失联节点动态检测方法通过3个节点判断移动节点是否失联和多个节点得到网络中失联节点两种模型，对于不同规模的网络以及节点运动速度，根据节点的地理位置定期检测网络中的节点是否失联。2.如权利要求1所述的Adhoc网的失联节点动态检测方法，其特征在于，所述Adhoc网的失联节点动态检测方法每个移动节点配备GPS设备，GPS设备实时获取节点坐标，根据坐标和各个节点的通信范围判断网络中是否有失联的节点；某一节点处于其他任一节点的通信范围则节点不失联，节点不处于任何节点的通信范围内，则节点失联。3.如权利要求1所述的Adhoc网的失联节点动态检测方法，其特征在于，所述3个节点，有1个移动节点，2个固定节点，每隔时间间隔t获取移动节点的坐标，通过计算是否在某一节点通信范围内来判断该节点是否失联。4.如权利要求3所述的Adhoc网的失联节点动态检测方法，其特征在于，N1是一个可移动节点，N2，N3都是固定节点，节点N1随机移动，节点N2，N3的通信范围为400m，每隔时间间隔t判断节点N1是否失联；在t1时刻，当节点N1移动到的位置p1时，计算p1到N2的距离发现p1到N2的距离大于节点N2的通信范围，此时N1既不在节点N2的范围通信内，也不再节点N3的通信范围内，节点N1被判定为失联节点；在t2时刻当节点N1移动到的位置p2，计算p2到N3的距离发现计算p2到N3的距离大于N3的通信范围，N1在节点N3的通信范围内，则节点N1被判定为未失联节点，t3时刻N1移出N2，N3的通信范围，变为失联节点。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立芳，陆春燕，齐小刚，胡绍林，杨国平，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61