無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障診斷的研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行過程中不可避免地會(huì)發(fā)生故障。受制造工藝的限制、使用壽命以及工作條件的影響，有多種原因?qū)е戮W(wǎng)絡(luò)故障，如網(wǎng)絡(luò)線路破壞、終端系統(tǒng)或路由設(shè)備故障，甚至人為的攻擊等。無論是元器件還是電路系統(tǒng)的故障，都需要引起網(wǎng)絡(luò)管理人員的重視。因此，網(wǎng)絡(luò)故障診斷技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并隨著無線通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人們對(duì)故障診斷技術(shù)提出了新的技術(shù)要求。 近年來，隨著研究領(lǐng)域的廣泛、技術(shù)的深入，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有良好的應(yīng)用前景。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用過程中十

2、分容易受到故障的干擾，從而嚴(yán)重影響其工作的效率和質(zhì)量。傳感器節(jié)點(diǎn)是隨機(jī)部署在各種特殊區(qū)域的，人類很多情況下無法親自對(duì)其設(shè)備性能進(jìn)行維護(hù)。因此，針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)故障的診斷技術(shù)有別與傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)。傳感器設(shè)備的物理特性決定了它對(duì)能量依賴性，節(jié)約能量的故障診斷技術(shù)不僅要保證網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率，而且能維持網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)期運(yùn)行。能量效率是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障診斷技術(shù)設(shè)計(jì)的首要考慮因素。 本文根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在采集信息、處理信息、傳輸數(shù)據(jù)這三個(gè)主要步驟中

3、產(chǎn)生的數(shù)據(jù)出錯(cuò)故障，尤其是數(shù)據(jù)不一致性的問題。從信息處理和數(shù)據(jù)傳輸兩個(gè)方面，對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督，據(jù)此設(shè)計(jì)了兩種故障診斷方法，在診斷故障的同時(shí)注重對(duì)能量的合理利用。文章主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下： (1)針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程中產(chǎn)生的非一致性問題，提出了一種面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的非一致性故障檢測(cè)機(jī)制(Inconsistent Failures Detection Mechanism：IFDM)。IFDM通過采用節(jié)點(diǎn)不相交多重路

4、徑，比較數(shù)據(jù)包內(nèi)容，判斷故障路徑，并實(shí)施故障節(jié)點(diǎn)的定位。IFDM算法能有效的檢測(cè)出非一致性故障路徑及故障節(jié)點(diǎn)，具有檢測(cè)速度快、功耗低、時(shí)延小等特性。 (2)針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)采集環(huán)境特征數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制決策值過程中出現(xiàn)的異常問題，提出了一種基于測(cè)量值評(píng)估機(jī)制的WSN分布式故障檢測(cè)(Mechanism of Distributed Failures Detection by Assess Measurements：DFD

5、-AM)。DFD-AM利用相鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)值的空間相關(guān)性，計(jì)算節(jié)點(diǎn)的評(píng)估值，并通過評(píng)估值與測(cè)量值的比較，判斷節(jié)點(diǎn)是否出錯(cuò)。同時(shí)采用故障識(shí)別機(jī)制對(duì)出錯(cuò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記從而排除故障節(jié)點(diǎn)。DFD-AM算法能有效地糾正錯(cuò)誤測(cè)量數(shù)據(jù)，檢測(cè)故障節(jié)點(diǎn)，具有檢測(cè)效率高、誤檢測(cè)率低、功耗低等特性。 網(wǎng)絡(luò)故障診斷是一個(gè)極其復(fù)雜的問題，是一門多學(xué)科融合的技術(shù)。故障診斷的切入點(diǎn)很多。目前，還沒有一種能解決所有網(wǎng)絡(luò)問題的故障診斷方法。一般只是就某種或某些故障類型而提