[發明專利]一種傳感網絡診斷工具選擇方法和裝置

有效

• 申請號: 201310020066.2
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103117875B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 李瑞;劉克彬;趙季中;何源;劉云浩
• 申請（專利權）人: 無錫清華信息科學與技術國家實驗室物聯網技術中心
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/26;H04L29/08
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 馬曉亞

技術領域

本發明涉及傳感網絡診斷技術領域，尤其涉及一種傳感網絡診斷工具選擇方法和裝置。

背景技術

傳感網絡是大量傳感器節點通過無線通信以自組織和多跳的方式構成的無線網絡，其目的是協作的感知、采集、處理和傳輸網絡覆蓋地理區域內感知對象的監測信息，并報告給基站。用戶通過對基站收集數據進一步的處理和分析獲取更為有用的信息。這種技術的顯著優點是可以低成本的感知、監控各種復雜環境。基于微機電系統（MEMS）的微傳感技術和無線聯網技術為無線傳感器網絡賦予了廣闊的應用前景，并已經在環境監控、建筑物安全監控、物流、森林生態監測等多個領域中獲得了廣泛的應用。

傳感網絡的主要組成部分包括傳感器節點和基站節點。通常，傳感器節點通過無線多跳自組織形式形成通信網絡，并將所采集的數據傳回基站。每一個傳感器節點由數據采集模塊(傳感器、A/D轉換器)、數據處理和控制模塊(微處理器、存儲器)、通信模塊(無線收發器)和供電模塊(電池、DC/AC能量轉換器)等組成。然而，傳感器節點由于自身的硬件限制和外部環境的影響，很容易發生一些軟件或硬件故障。所以，傳感網絡的故障是限制其更大發展的重要因素。網絡診斷與管理成為決定傳感網絡能否長期可靠運行的關鍵。

目前，多數的傳感網絡診斷工具都集中在發現網絡中存在的各種故障上。傳感網絡方面的診斷工具都只能檢查或是診斷出一種或者幾種類型的錯誤，而且每一種診斷工具都具有一個難以與其它工具融合的診斷方法，診斷出的故障類型單一。因為沒有一種診斷工具可以高效、可靠地發現所有的錯誤，所以對于普通的傳感網絡管理員來說，選擇合理可靠的傳感網絡診斷工具是解決網絡發生異常問題的關鍵。

發明內容

針對上述技術問題，本發明的目的在于提出一種傳感網絡診斷工具選擇方法和裝置，其提供了高效的多目標優化查詢機制，保證了診斷工具選擇的高效性和正確性，而且簡單、高效、易于實現。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種傳感網絡診斷工具選擇方法，其包括如下步驟：

A、根據受影響的傳感網絡診斷結果，確定影響診斷工具性能的關鍵因素；

B、將所述關鍵因素進行分類和定量化計算；

C、通過多目標優化方法，選擇出滿足傳感網絡要求的診斷工具。

特別地，所述步驟A具體包括：

A1、根據受影響的傳感網絡診斷結果，確定影響傳感網絡診斷結果的五種因素；

A2、利用所述五種因素，根據規則性的限制，確定影響診斷工具性能的關鍵因素及其關系。

特別地，所述步驟A2中規則性的限制，具體包括：

限制（一）：耦合度；耦合度表示診斷工具與傳感網絡的耦合程度，耦合度越高，表示該診斷工具越需要從傳感網絡獲取信息進行分析處理，而由于傳感網絡的不確定性，耦合度越高的診斷工具其診斷效果越差；

限制（二）：粒度；粒度表示診斷工具所收集信息的詳細程度和信息類型，診斷工具的性能受診斷工具自身收集到的診斷信息的粒度所限制，診斷工具所能收集的診斷信息的粒度是由自身設計決定的。

特別地，所述步驟B具體包括：

B1、將關鍵因素按照耦合度、粒度、網絡可靠性、工具可靠性及流量成本進行分類；

B2、根據步驟B1中關鍵因素的分類進行定量化計算，獲得各診斷工具對應的五元組(耦合度，粒度，網絡可靠性，工具可靠性，流量成本)。

特別地，所述步驟B2中根據步驟B1中關鍵因素的分類進行定量化計算，具體包括：

將粒度離散化為三個值；

網絡可靠性其中，p代表觀測時間，i是節點標識號；

工具可靠性其中，t_pos是診斷結果中的真正率,t_neg是真負率，pos是診斷工具給出的正確結果的數目，neg是診斷工具給出的錯誤結果的數目；

流量成本overhead由單位時間內的診斷數據包占總傳輸數據包的平均比值決定。

特別地，所述步驟C具體包括：

根據生成的五元組(耦合度，粒度，網絡可靠性，工具可靠性，流量成本)，通過天際線查詢方法，選擇出滿足傳感網絡要求的診斷工具；

其中，所述天際線查詢方法為基于最近鄰居的查詢方法，具體過程如下：