無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中被動(dòng)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf_第1頁(yè)
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1、在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)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(xiǎn)區(qū)域遠(yuǎn)程控制。在應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)部署階段、以及網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和系統(tǒng)運(yùn)行狀況在節(jié)點(diǎn)故障、節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(shí)際應(yīng)用效果。從開(kāi)發(fā)者的角度來(lái)說(shuō),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(shí)場(chǎng)景中部署網(wǎng)絡(luò)遇到越來(lái)越多不可預(yù)測(cè)的問(wèn)

2、題。使用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)工具實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)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(yùn)行。
   被動(dòng)監(jiān)測(cè)是在原有傳感網(wǎng)絡(luò)外部搭建監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),被動(dòng)嗅探網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包。被動(dòng)監(jiān)測(cè)最大的優(yōu)點(diǎn)是不占用傳感網(wǎng)絡(luò)中的任何資源,對(duì)被監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)造成的影響較小。但被動(dòng)監(jiān)測(cè)方法受到以下三個(gè)方面限制:(1)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)功耗低,通信范圍有限,單個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)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(gè)區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的狀況;(2)由于監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)資源有限,

3、監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)不能抓取到通信范圍內(nèi)的所有的數(shù)據(jù)包,監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)漏聽(tīng)數(shù)據(jù)包導(dǎo)致監(jiān)測(cè)記錄不完整;(3)監(jiān)測(cè)記錄直接提供的信息有限,對(duì)于網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)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(tīng)到的數(shù)據(jù)包是否被目的節(jié)點(diǎn)接收。如何提高監(jiān)測(cè)記錄的完整性和可利用性是被動(dòng)監(jiān)測(cè)需要解決的主要問(wèn)題。本文對(duì)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中被動(dòng)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)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(cè)記錄合并算法。在網(wǎng)絡(luò)的不同地方放置多個(gè)

4、監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn),然后將所有監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)記錄合并起來(lái),可以從全局上對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析。這種方法啟發(fā)自WLAN中的被動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),目前已經(jīng)有一些無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的被動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)考慮到這個(gè)問(wèn)題,提出了一些優(yōu)秀的解決方案,但普遍存在兩個(gè)方面的問(wèn)題:第一,合并的準(zhǔn)確性,現(xiàn)有的合并算法并沒(méi)有很好的解決時(shí)鐘漂移問(wèn)題,影響了合并的準(zhǔn)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本文提出了實(shí)時(shí)、高效、精確的記錄合

5、并算法,經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,合并算法很大程度上提高了監(jiān)測(cè)記錄的完整性。
   (2)提出了基于有限自動(dòng)狀態(tài)機(jī)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(jī),推理監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)漏昕的數(shù)據(jù)包和數(shù)據(jù)包的接收情況,提高監(jiān)測(cè)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(jìn)行了狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)表明在監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽(tīng)到網(wǎng)絡(luò)中50%以上數(shù)據(jù)包時(shí),推理后的監(jiān)測(cè)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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