無線傳感器網絡拓撲的監控與維護

4 實驗驗證

本文的實驗驗證可在基于CC2430搭建的WSN開發平臺上進行，該平臺共使用5個終端節點、5個路由節點、1個網關和PC調試機。所有傳感器節點自組織成無線網絡，并將感知信息和拓撲信息匯報給網關節點，網關節點與PC機通過串口相連，操作人員可以通過上位機的調試軟件對網絡狀態進行實時監控。圖8所示是其上位機監控程序界面。該試驗網絡的節點布局示意圖如圖9所示。

實驗時隨機選取監控過程中兩個時間點的網絡拓撲結構監控過程示意圖如圖10所示。其中兩個時間點在實驗過程中上報的拓撲變化信息如表1所列。

從實驗結果可以看出，一方面，父節點能夠實時上報其子節點加入和丟失的網絡變化情況；另一方面，子節點也能夠及時檢測出其父節點的丟失，并選擇其他父節點重新申請加入網絡。可見，本系統具有網絡的自組織、自適應的動態網絡監控與維護功能。

5 結語

本文提出了一種通過終端與父節點間的失步信號來捕捉與基于葉子節點人為觸發失步函數調用的方法，可以實現整個網絡節點丟失情況的獲取。其中，通過終端與父節點間失步信號來捕捉節點丟失信息的方法無需人為干預，能夠通過協議自動實現，從而減少了查詢的數據量和對其操作帶來的系統資源占用；基于葉子節點的失步函數觸發機制，只通過葉子節點與網關的數據傳輸，就能夠完成整個線路上節點丟失情況的獲取，在實際應用中，經常由終端上報數據，相當于終端自動完成數據線路上父節點丟失情況的發現，使該方法的實施更加簡單。這兩種方法的結合，能夠以較小的數據通訊量、簡單的操作和較小的系統資源占用來實現網絡發現的功能，因而具有較高的實際應用價值。

本文提出的網絡拓撲維護方法具備網絡拓撲的自組織、自適應功能，可滿足無線傳感器網絡系統對于網絡組織結構的動態性能要求。同時具備拓撲結構的存儲功能，能以較少的系統資源保存整個網絡的動態拓撲結構，十分方便網絡的管理和控制。