隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也在逐漸得到普及，但是由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)資源受限的特性，決定了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有其自身的缺點(diǎn)。下面我們就無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)及缺點(diǎn)監(jiān)測(cè)的常見方法加以說明。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量低本錢且具有傳感、數(shù)據(jù)處置和無線通訊才干的傳感器節(jié)點(diǎn)經(jīng)過自組織方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。它獨(dú)立于基站或移動(dòng)路由器等基礎(chǔ)通訊設(shè)備，經(jīng)過特定的分布式協(xié)議自組織起來構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。它能夠協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并對(duì)這些信息中止處置，使需求這些信息的用戶在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)和任何環(huán)境條件下（特別是僅適宜無線通訊條件下）獲取大量詳實(shí)而可靠的信息。因此，這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以被普遍地應(yīng)用于國(guó)防軍事、國(guó)度安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通管理、醫(yī)療衛(wèi)生、制造業(yè)、反恐抗災(zāi)等范疇。
隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍的進(jìn)一步擴(kuò)展，常常被部署在極端環(huán)境來搜集外部環(huán)境的數(shù)據(jù)。由于傳感器節(jié)點(diǎn)的電源、存儲(chǔ)和計(jì)算才干有限，并且應(yīng)用環(huán)境惡劣，使得傳感器節(jié)點(diǎn)比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)更易于失效。在這些情況下維持高質(zhì)量的效勞，并盡可能地降低能源消耗是很有應(yīng)戰(zhàn)性的，有效的缺點(diǎn)管理關(guān)于達(dá)成這些目的是有極大輔佐的。因此，對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)缺點(diǎn)中止管理是非常重要的。
一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)缺點(diǎn)管理 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)呈現(xiàn)缺點(diǎn)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)缺點(diǎn)管理便成為管理員首要用到的工具。因此，缺點(diǎn)管理事實(shí)上是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理的重中之重。
但遺憾的是，由于網(wǎng)絡(luò)缺點(diǎn)觸及到不同廠商，不同類型設(shè)備，觸及復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，觸及不同組織對(duì)缺點(diǎn)類型的不同定位規(guī)則。
從用戶的角度來說，希望在日常工作和生活中網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)暢通，信息傳輸不受任何網(wǎng)絡(luò)缺點(diǎn)干擾。而從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)轉(zhuǎn)和管理者角度來說，他們希望在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)過程中，即使發(fā)作缺點(diǎn)，也能很快地得到缺點(diǎn)發(fā)作的緣由。這些方方面面的要素使得對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)缺點(diǎn)管理的研討在近年來展開比較緩慢。下面參照傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)管理，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)管理分為三個(gè)階段：缺點(diǎn)檢測(cè)、缺點(diǎn)診斷和缺點(diǎn)恢復(fù)來分別說明。
A、 缺點(diǎn)檢測(cè)
為了肯定缺點(diǎn)的存在，需求搜集與網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)。普通來說，網(wǎng)絡(luò)發(fā)作缺點(diǎn)后，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將處于不正常的狀態(tài)。經(jīng)過獲取設(shè)備的狀態(tài)信息，就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中呈現(xiàn)的缺點(diǎn)。搜集網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息有兩種方法：設(shè)備向管理系統(tǒng)報(bào)告關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)事情；由網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)定期地查詢網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的狀態(tài)，即主動(dòng)輪詢。
普通情況下，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)將這兩種方法別離起來運(yùn)用。當(dāng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)組成部件狀態(tài)中止檢測(cè)后，不嚴(yán)重的簡(jiǎn)單缺點(diǎn)通常被記載在錯(cuò)誤日志中，并不作特別處置。而嚴(yán)重一些的缺點(diǎn)則需求經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)管理器，即所謂的“告警”。
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備普通都具有感知異常情況的才干，當(dāng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)自身或網(wǎng)絡(luò)中的嚴(yán)重不正常現(xiàn)象時(shí)，它采用告警的方式報(bào)告給網(wǎng)管中心，因此，缺點(diǎn)檢測(cè)普通由網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備完成。
B、缺點(diǎn)診斷
缺點(diǎn)會(huì)在網(wǎng)絡(luò)中傳播，論文格式一切感知到缺點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)對(duì)象（包括物理對(duì)象和邏輯對(duì)象）都會(huì)發(fā)作告警，在一個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)缺點(diǎn)可能會(huì)惹起大量的告警。缺點(diǎn)診斷就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)出的告警中止相關(guān)處置，從一大堆的告警中找到缺點(diǎn)發(fā)作的真正緣由，并找出缺點(diǎn)節(jié)點(diǎn)。在網(wǎng)絡(luò)缺點(diǎn)診斷中，一個(gè)理想的告警應(yīng)該包含有關(guān)缺點(diǎn)的五W 信息（Who、What、Where、When 和why）。由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備關(guān)于自身以外的網(wǎng)絡(luò)情況只了解非常有限的學(xué)問，所以網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)生的大部分網(wǎng)絡(luò)告警只回答了who、what 和when 三個(gè)問題，而缺點(diǎn)診斷要中止where 和why 的推理。另外，告警噪聲的存在進(jìn)一步增加了缺點(diǎn)診斷的難度，這些告警噪聲包含：告警喪失、延遲、重復(fù)和虛假告警等。
C、 缺點(diǎn)恢復(fù)
缺點(diǎn)恢復(fù)的主要目的是根據(jù)識(shí)別的缺點(diǎn)緣由，自動(dòng)或手動(dòng)地對(duì)網(wǎng)絡(luò)中止控制操作，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
二、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)缺點(diǎn)檢測(cè)常見方法按照缺點(diǎn)檢測(cè)的執(zhí)行主體所處位置的不同，可以將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)缺點(diǎn)檢測(cè)方法分為集中式方法和分布式方法。
A、集中式方法
集中式方法是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中較為常見的一種方法，普通來說是物理上或邏輯上處于中心位置的節(jié)點(diǎn)，擔(dān)任對(duì)網(wǎng)絡(luò)中止監(jiān)控，追蹤失敗節(jié)點(diǎn)或可疑節(jié)點(diǎn)。由于中心節(jié)點(diǎn)要擔(dān)任的事務(wù)較多，通常都讓該節(jié)點(diǎn)不受能量的限制，能夠執(zhí)行大范圍的缺點(diǎn)管理事務(wù)。集中式方法的結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要采用周期輪詢的方式來對(duì)節(jié)點(diǎn)中止管理：中心節(jié)點(diǎn)通常采用周期性主動(dòng)探測(cè)的方式發(fā)布一些探測(cè)包，來獲取節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息，對(duì)獲得的信息中止分析，從而肯定節(jié)點(diǎn)能否失效。
采用集中式網(wǎng)絡(luò)管理，一切的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都由一個(gè)管理者中止管理。當(dāng)信息流量不大的時(shí)分，集中式網(wǎng)絡(luò)管理簡(jiǎn)單且有效，在失效節(jié)點(diǎn)定位方面具有高效和準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，所以它非常適用十小型的局域網(wǎng)絡(luò)。在集中式網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)下，管理者作為“客戶”要完成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)管理任務(wù)，同時(shí)還必需與多個(gè)作為“效勞器”的代理交流信息。這種結(jié)構(gòu)存在著較大的缺陷，主要表現(xiàn)為：
1） 一切的分析和計(jì)算任務(wù)都集中在中心節(jié)點(diǎn)站， 構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)管理的瓶頸，中心節(jié)點(diǎn)負(fù)載過重。由于其他節(jié)點(diǎn)的信息搜集后都是發(fā)往中心節(jié)點(diǎn)，因此中心節(jié)點(diǎn)很可能變成一個(gè)特地用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓?jié)點(diǎn)以滿足缺點(diǎn)檢測(cè)和管理的需求。隨之而來的問題就是中心節(jié)點(diǎn)所在的區(qū)域會(huì)有大量的流量往來，招致該區(qū)域的節(jié)點(diǎn)能量消耗急劇增加，越是靠近中心節(jié)點(diǎn)的越是這樣，如圖1 中的A，B 節(jié)點(diǎn)。
2） 中心節(jié)點(diǎn)站一旦失效，整個(gè)網(wǎng)管系統(tǒng)就崩潰了，這樣招致整個(gè)系統(tǒng)的可靠性偏低。
3） 集中式結(jié)構(gòu)招致大量的原始數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，帶來了大量額外的通訊量，占用大量的通訊帶寬，并招致網(wǎng)管系統(tǒng)工作效率降低。
4） 用于監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)并搜集數(shù)據(jù)的代理是預(yù)先定義好且功用固定的，一旦要擴(kuò)展新的功用時(shí)十分不便，這樣會(huì)構(gòu)成系統(tǒng)的可擴(kuò)展性較差。
5） 遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)與管理中心之間的距離較遠(yuǎn)，且傳感器網(wǎng)絡(luò)中采用多跳通訊，因此這兩者之間的信息交互時(shí)延過長(zhǎng)。
B、分布式方法分布式方法支持局部決策的概念，能夠平滑地將缺點(diǎn)管理分散到網(wǎng)絡(luò)中去。目的是讓節(jié)點(diǎn)在與中心節(jié)點(diǎn)通訊前，能夠給出一定層次的決策。在這種思想下，傳感器節(jié)點(diǎn)能做的決策越多，越少的信息將被傳輸給中心節(jié)點(diǎn)，從而減少通訊量。其算法流程如右表1。分布式的方法通常分為以下幾種：
1） 節(jié)點(diǎn)自檢測(cè)方法。節(jié)點(diǎn)自檢測(cè)的方法依賴于節(jié)點(diǎn)自身所包含的功用中止缺點(diǎn)檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給管理節(jié)點(diǎn)。文獻(xiàn)[4]中引見了一種節(jié)點(diǎn)自檢測(cè)的方法，經(jīng)過軟件和硬件的接口檢測(cè)物理節(jié)點(diǎn)的失效。硬件接口包含了幾個(gè)靈活的電路用于檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的方位和碰撞。軟件接口包含了幾個(gè)軟件部件，用于采樣傳感器節(jié)點(diǎn)的讀取行為。由于缺點(diǎn)的檢測(cè)由節(jié)點(diǎn)本身完成，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不需求部署額外的軟件或硬件節(jié)點(diǎn)用于缺點(diǎn)檢測(cè)。
2） 鄰居協(xié)作的方法。望文生義，鄰居協(xié)作的基本思想就是：在節(jié)點(diǎn)發(fā)出缺點(diǎn)告警之前，將節(jié)點(diǎn)獲得的缺點(diǎn)信息與鄰居（一跳通訊范圍內(nèi)）獲得的缺點(diǎn)信息中止比較，得到確認(rèn)的情況下才將缺點(diǎn)信息發(fā)往管理節(jié)點(diǎn)。在大多數(shù)的情況下，中心節(jié)點(diǎn)并不知道網(wǎng)絡(luò)中的任何失效信息，除非那些曾經(jīng)用節(jié)點(diǎn)協(xié)作方式確認(rèn)的缺點(diǎn)。這樣的設(shè)計(jì)減少了網(wǎng)絡(luò)的通訊信息，從而保管了節(jié)點(diǎn)的能量。
3） 基于分簇的方法。基于分簇的方法將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分紅不同的簇，從而將缺點(diǎn)管理也分散到各自的區(qū)域內(nèi)完成。簇內(nèi)采用散播的方式來定位失敗節(jié)點(diǎn)，簇頭節(jié)點(diǎn)與一跳范圍內(nèi)的鄰居以某種規(guī)則交流信息。經(jīng)過分析搜集到的信息，根據(jù)預(yù)先定義的失敗檢測(cè)規(guī)則可以最終肯定失敗節(jié)點(diǎn)。接著，假設(shè)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)缺點(diǎn)節(jié)點(diǎn)，該區(qū)域所在的節(jié)點(diǎn)將會(huì)把信息傳播給一切的簇。
三、 常見方法的比較。
從上可知，集中式方法與分布式方法都各有優(yōu)缺陷，針關(guān)于不同應(yīng)用類型的網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)該選取不同的方法。為了便當(dāng)方法的選取，我們對(duì)上述方法個(gè)定性分析。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)本身能量有限的特性，以及缺點(diǎn)檢測(cè)的普通目的，我們選取能量消耗、通訊開支、缺點(diǎn)檢測(cè)率和虛警率這四個(gè)方面中止比較，結(jié)果如表1。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用曾經(jīng)是十分普遍的，而且，大家普通認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)的最底部一層即為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)， 因此對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研討能很好地指導(dǎo)理論工作。本文對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)缺點(diǎn)檢測(cè)的方法進(jìn)行了具體分析， 希望對(duì)指導(dǎo)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)缺點(diǎn)研討工作具有一定的指導(dǎo)意義。
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