46、无线传感器网络中可靠的地理路由技术解析

无线传感器网络中可靠的地理路由技术解析

1. 基础概念

在无线传感器网络的路由研究中，一些基础概念是理解后续算法和策略的关键。
- 凸集与凸包 ：凸集是指若集合 $S$ 内任意两点 $P$ 和 $Q$，连接它们的线段 $PQ$ 也完全在集合 $S$ 内，那么集合 $S$ 就是凸集。而凸集 $S = {P}$ 的凸包则是包含集合 $S$ 的最小二维多边形 $W$，即不存在其他多边形 $L$ 使得 $S⊂L⊆W$。在处理故障区域时，将故障区域表示为凸包有诸多好处。由于凸多边形的特性，使用最少数量的传感器节点就能包含相邻的故障节点，避免了进入故障区域的冗余路径，从而降低了寻找中继节点的计算复杂度和路由的失败率。
- 故障节点与正常节点 ：在传感器网络图 $G (V, E)$ 中，若节点 $x$ 发生故障的概率大于阈值 $\alpha$，则该节点为故障节点；反之，若节点 $x$ 发生故障的概率小于等于阈值 $\alpha$，则为正常节点。
- 故障区域 ：给定传感器网络图 $G (V, E)$，故障区域是由其连通循环子图 $G_s (V_s, E_s)$ 内的所有故障节点构成的凸包。这里 $V_s$ 是相互连接的故障节点的顶点集，$E_s ⊆V_s x V_s$ 是由 $V_s$ 中任意一对故障节点之间的通信链路组成的边集，并且需要满足特定条件。
- 边界节点与中继节点 ：边界节点是位于故障区域边界的节点。中继节点则是位于所有故障区域之外，且是通过中继节点选择算法（RNSA）找到的最短路径上边界节点的最近邻居之一。