無線傳感網(wǎng)絡(luò)中被動監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、在無線傳感網(wǎng)絡(luò)實際應(yīng)用中,網(wǎng)絡(luò)通常部署于難以掌控或者條件惡劣的環(huán)境當(dāng)中,如危險區(qū)域遠程控制。在應(yīng)用現(xiàn)場部署階段、以及網(wǎng)絡(luò)長期運行過程中,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和系統(tǒng)運行狀況在節(jié)點故障、節(jié)點能量狀況、周邊物理環(huán)境的改變等多種因素影響下,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中局部節(jié)點故障和網(wǎng)絡(luò)工作不正常,從而影響到網(wǎng)絡(luò)的可靠性和實際應(yīng)用效果。從開發(fā)者的角度來說,網(wǎng)絡(luò)部署和調(diào)試是件消耗人力、資源,非常復(fù)雜的事情,而且隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大,在真實場景中部署網(wǎng)絡(luò)遇到越來越多不可預(yù)測的問

2、題。使用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測工具實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)運行狀況、診斷網(wǎng)絡(luò)故障和分析網(wǎng)絡(luò)性能,保證網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用正常運行。
   被動監(jiān)測是在原有傳感網(wǎng)絡(luò)外部搭建監(jiān)測節(jié)點和監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),被動嗅探網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包。被動監(jiān)測最大的優(yōu)點是不占用傳感網(wǎng)絡(luò)中的任何資源,對被監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)造成的影響較小。但被動監(jiān)測方法受到以下三個方面限制:(1)監(jiān)測節(jié)點功耗低,通信范圍有限,單個監(jiān)測節(jié)點只能抓取到自身一定范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)包,只能反映一個區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的狀況;(2)由于監(jiān)測節(jié)點資源有限,

3、監(jiān)測節(jié)點不能抓取到通信范圍內(nèi)的所有的數(shù)據(jù)包,監(jiān)測節(jié)點漏聽數(shù)據(jù)包導(dǎo)致監(jiān)測記錄不完整;(3)監(jiān)測記錄直接提供的信息有限,對于網(wǎng)絡(luò)性能評估、故障診斷等分析工具還需要推斷隱含信息,如判斷監(jiān)聽到的數(shù)據(jù)包是否被目的節(jié)點接收。如何提高監(jiān)測記錄的完整性和可利用性是被動監(jiān)測需要解決的主要問題。本文對無線傳感網(wǎng)絡(luò)中被動監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)進行研究和分析,并提出了相應(yīng)的解決方案。主要包括以下內(nèi)容:
   (1)提出了監(jiān)測記錄合并算法。在網(wǎng)絡(luò)的不同地方放置多個

4、監(jiān)測節(jié)點,然后將所有監(jiān)測節(jié)點的數(shù)據(jù)記錄合并起來,可以從全局上對整個網(wǎng)絡(luò)進行分析。這種方法啟發(fā)自WLAN中的被動監(jiān)測系統(tǒng),目前已經(jīng)有一些無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的被動監(jiān)測系統(tǒng)考慮到這個問題,提出了一些優(yōu)秀的解決方案,但普遍存在兩個方面的問題:第一,合并的準確性,現(xiàn)有的合并算法并沒有很好的解決時鐘漂移問題,影響了合并的準確性;第二,合并的效率,現(xiàn)有的合并算法基本上都采用離線的方式,處理的效率并不高,不適用于實時監(jiān)測。本文提出了實時、高效、精確的記錄合

5、并算法,經(jīng)實驗驗證,合并算法很大程度上提高了監(jiān)測記錄的完整性。
   (2)提出了基于有限自動狀態(tài)機的數(shù)據(jù)推理算法。根據(jù)協(xié)議交換規(guī)則構(gòu)建有限狀態(tài)機,推理監(jiān)測節(jié)點漏昕的數(shù)據(jù)包和數(shù)據(jù)包的接收情況,提高監(jiān)測數(shù)據(jù)完整性和數(shù)據(jù)的可利用性。本文結(jié)合TinyOS中的CTP數(shù)據(jù)采集協(xié)議進行了狀態(tài)機的實現(xiàn)和驗證。實驗表明在監(jiān)測節(jié)點監(jiān)聽到網(wǎng)絡(luò)中50%以上數(shù)據(jù)包時,推理后的監(jiān)測記錄可以增加20%-25%數(shù)據(jù)包,能推理斷出90%以上數(shù)據(jù)包的接收情況。<

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