無線傳感器網(wǎng)絡故障診斷的研究.pdf

1、網(wǎng)絡在運行過程中不可避免地會發(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)絡故障，如網(wǎng)絡線路破壞、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)絡管理人員的重視。因此，網(wǎng)絡故障診斷技術(shù)應運而生，并隨著無線通信網(wǎng)絡的發(fā)展，人們對故障診斷技術(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)絡具有良好的應用前景。無線傳感器網(wǎng)絡在實際應用過程中十

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

3、產(chǎn)生的數(shù)據(jù)出錯故障，尤其是數(shù)據(jù)不一致性的問題。從信息處理和數(shù)據(jù)傳輸兩個方面，對數(shù)據(jù)質(zhì)量進行監(jiān)督，據(jù)此設(shè)計了兩種故障診斷方法，在診斷故障的同時注重對能量的合理利用。文章主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點如下： (1)針對無線傳感器網(wǎng)絡數(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)絡的非一致性故障檢測機制(Inconsistent Failures Detection Mechanism：IFDM)。IFDM通過采用節(jié)點不相交多重路

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

5、-AM)。DFD-AM利用相鄰節(jié)點數(shù)據(jù)值的空間相關(guān)性，計算節(jié)點的評估值，并通過評估值與測量值的比較，判斷節(jié)點是否出錯。同時采用故障識別機制對出錯節(jié)點標記從而排除故障節(jié)點。DFD-AM算法能有效地糾正錯誤測量數(shù)據(jù)，檢測故障節(jié)點，具有檢測效率高、誤檢測率低、功耗低等特性。 網(wǎng)絡故障診斷是一個極其復雜的問題，是一門多學科融合的技術(shù)。故障診斷的切入點很多。目前，還沒有一種能解決所有網(wǎng)絡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