基於零領域知識的無線感測器網路診斷方法研究

《基於零領域知識的無線感測器網路診斷方法研究》是依託清華大學，由劉克彬擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於零領域知識的無線感測器網路診斷方法研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：劉克彬
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

故障診斷是無線感測網路長期穩定運行的重要保障。現有診斷工具診斷故障的能力很大意義上取決於研究人員的領域知識，即對網路故障的認知程度。不同於傳統網路，感測網的可見性缺失往往使得研究人員的認知有失全面與準確，導致診斷工具失效。同時,在不同的感測網中故障的成因和症狀也不盡相同，導致診斷工具不具普適性。.本項目組初步研究發現節點的性能參數之間存在一定的關聯性，而健康節點與故障節點分別會呈現不同的關聯模式。從而，本項目組提出研究基於零領域知識的故障診斷算法，解決了缺乏對故障的認知時進行有效診斷的問題，將突破診斷算法在複雜網路環境中不具普適性的瓶頸，實現對大規模感測網的自動化網路診斷。

結題摘要

感測器網路中，大量的感測器節點以自組織的方式組建網路，協同工作通過多跳傳輸將數據傳送回網路基站。感測器節點的軟體與硬體通常並不能完美地契合進行工作，普遍具有易出錯的特徵，由於節點間採用無線信號進行數據傳輸，多徑、干擾等因素進一步增加了感測器網路的不穩定性。節點通常部署在野外環境中，惡劣的環境會造成部分節點暫時失效甚至永久損壞。感測器網路中的故障會對其承載的套用造成極大的妨害。節點出錯使得相應位置的感知數據無法被傳送至基站，降低了網路對區域的覆蓋性。而關鍵位置的節點或者鏈路出錯甚至會導致網路出現分割，形成多個封閉孤立的子網。 準確高效的故障診斷是無線感測網路長期穩定運行的重要保障。現有診斷工具診斷故障的能力很大意義上取決於研究人員的領域知識，即對網路故障的認知程度。不同於傳統網路，感測網的可見性缺失往往使得研究人員的認知有失全面與準確，導致診斷工具失效。同時,在不同的感測網中故障的成因和症狀也不盡相同，導致診斷工具不具普適性。本項目組提出研究基於零領域知識的故障診斷算法，解決了缺乏對故障的認知時進行有效診斷的問題，將突破診斷算法在複雜網路環境中不具普適性的瓶頸，實現對大規模感測網的自動化網路診斷。在項目執行過程中，項目組按照課題研究計畫有序展開，圍繞基於零領域知識的故障診斷技術展開深入研究探討，完成了計畫中所列的各項研究目標和任務，並進行了延伸研究，研究進展主要集中在以下幾方面：(1) 無線感測網路節點多維測量值的採集預處理及特徵過濾。(2) 無線感測網路節點多維測量值的相關性建模、多維測量值向量的時空特性分析及故障發現。(3) 針對感測網可見性缺失的特點，研究實現基於被動探針的鏈路狀態掃描等系統測量技術。(4) 研究網路狀態表征模型，探索多點並發故障準確定位和影響量化方法。(5) 課題組結合在城市部署的大規模無線感測器網路CitySee的長期運行和管理的經驗，首次提出針對規模化無線感測器網路的多中心式診斷管理方案。 本課題研究取得一系列重要成果並實現一套完整的無線感測網路診斷管理軟體工具，有12篇研究論文發表在其中IEEE TPDS, IEEE TWC, IEEE Infocom 等知名期刊和國際會議上，其中SCI索引9篇，EI索引3篇，5篇文章發表在CCF A類刊物上。申請發明專利一項。