面向服務的無線感測器網路故障管理機制和算法

《面向服務的無線感測器網路故障管理機制和算法》是依託北京郵電大學，由高志鵬擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：面向服務的無線感測器網路故障管理機制和算法
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：高志鵬
• 依託單位：北京郵電大學

項目摘要

無線感測器網路由於自身條件受限、工作環境惡劣，極易出現節點故障從而影響其工作效率和服務質量。本項目針對無線感測器網路節點故障帶來的網路連通性、數據可信性等問題，從面向服務的角度出發展開研究。為提高無線感測器網路節點故障容忍能力，研究具有合理冗餘度的覆蓋控制和分簇算法，以提升無線感測器網路在物理連線和邏輯連線層面的故障容忍能力；研究無線感測器網路節點故障檢測站點的選擇算法，並提出探測路由的生成算法，通過構建數據分析模型和節點信譽體系，發現無線感測器網路故障節點提供的不可信數據；研究無線感測器網路故障恢復技術，基於連通集的方式恢復無線感測器網路的鏈路故障節點，通過任務遷移和鄰居節點協作，修復無線感測器網路的末梢節點故障。

結題摘要

無線感測器網路由於自身條件受限、工作環境惡劣，極易出現節點故障從而影響其工作效率和服務質量。本項目針對無線感測器網路節點故障帶來的網路聯通性、數據可信性等問題，從面向服務的角度出發展開無線感測器網路故障管理機制及算法的研究。 首先，在保障無線感測器網路的故障容忍能力前提下，研究經濟性更好的覆蓋控制算法，分別提出了針對2-覆蓋2-連通、2-覆蓋k-連通故障容忍條件的中繼器節點部署算法。 第二，研究無線感測器網路的故障檢測方法，提出基於歷史數據與鄰居協作的故障檢測方法、支持向量機回歸預測、基於系統參量、基於屬性關係的故障檢測方法。 第三，為了判斷出系統發生故障的具體位置以及故障原因，為下一步故障恢復做好準備，研究故障定位問題，提出基於貝葉斯網路推理的鏈路故障定位方法。針對故障恢復問題，提出了基於遺傳算法和主成分分析法的故障恢復算法。 第四，感測數據常因節點失效等原因出現缺失現象，給感測數據的套用處理提出了嚴峻挑戰。因此研究無線感測器網路數據恢復算法。綜合考慮感測器節點數據時間和空間上的相關性，提出時空相關算法，恢復缺失的感知數據。 第五，在研究過程中發現由於無線感測器網路產生海量的監測數據，無線感測器網路的研究領域正朝著大數據、系統性等方向演進。因此研究面向無線感測器網路的數據分析架構，考慮在不均衡環境中，由於集群中的節點在數據的處理能力、磁碟的使用情況、不同檔案的訪問頻率等方面的差異性，導致Hadoop集群出現負載均衡的問題，提出了基於節點性能的MapReduce負載均衡算法，以及HDFS的數據放置負載均衡算法。同時，進行數據分析算法的調研，針對一些現有的數據分析算法，將其MapReduce化，提升其對大數據進行分析的效率。 第六，群智感知網路是一種新的感知模式，不需要部署靜態感測器節點，從市民的智慧型設備中獲取感知數據，完成感知任務。為了提升群智感知網路數據遞交的成功率和降低網路擁塞的發生率，研究節點的網路社區劃分方法和感知數據的轉發機制。