無(wú)線分布式自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)中利用冗余的差錯(cuò)容忍機(jī)制.pdf

1、故障恢復(fù)技術(shù)使無(wú)線分布式自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)（WDASNs）在遇到了某一類型的故障時(shí)也可以持續(xù)運(yùn)行。在WDASNs中，有很多潛在的故障源，對(duì)容錯(cuò)技術(shù)的研究增強(qiáng)了特定環(huán)境下傳感器節(jié)點(diǎn)功能的可靠性。這些技術(shù)中最常用的就是布置冗余節(jié)點(diǎn)。雖然冗余在高可靠性和高可用性方面有著諸多優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也增加了部署的費(fèi)用。因此，在本論文中我們基于冗余技術(shù)提出一種采用集群策略的容錯(cuò)機(jī)制。該機(jī)制為每個(gè)群集分配一個(gè)冗余備份節(jié)點(diǎn)，從而在允許的時(shí)間跨度內(nèi)提高了對(duì)集群內(nèi)的故

2、障節(jié)點(diǎn)進(jìn)行文件備份的速度。我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)協(xié)議，它能夠利用波數(shù)成形天線的特性來(lái)檢測(cè)故障節(jié)點(diǎn)位置，減小最大發(fā)射功率，并在允許的時(shí)間跨度內(nèi)，提高了文件備份的速度。
　　 為了達(dá)成這一目標(biāo)，我們首先設(shè)計(jì)了一個(gè)協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)簇機(jī)制，該機(jī)制中每個(gè)簇中只分配一個(gè)備份節(jié)點(diǎn)，然后，設(shè)計(jì)一種基于自適應(yīng)波束成形的MAC協(xié)議，在該協(xié)議中需要為每個(gè)簇中多個(gè)連接失敗的節(jié)點(diǎn)提供一個(gè)備份文件。我們比較了四個(gè)數(shù)字信號(hào)處理算法的發(fā)射功率和傳輸速率：匹配濾波器（MF

3、），最小方差無(wú)失真響應(yīng)（MVDR），最小功率無(wú)失真響應(yīng)（MPDR）和最小均方誤差（MMSE）的波束成形，這些算法可用來(lái)追蹤故障的節(jié)點(diǎn)并提供備份文件。我們注意到，MVDR相對(duì)其他幾種算法而言具有快速收斂，較少的傳輸功率和較寬的波束收斂，因此也導(dǎo)致其具有較窄的空間復(fù)用帶寬。除了比較這些協(xié)議的性能，我們還發(fā)現(xiàn)波束成形天線的總增益是全向天線的2-4倍。我們利用MATLAB的圖形用戶界面來(lái)顯示發(fā)送波束的收斂性，顯示波達(dá)方向（DOA）協(xié)議如何在備份