5) 远端节点与管理中心之间的距离较远,且传感器网络中采用多跳通信,因此这两者之间的信息交互时延过长。
2.2 分布式方法分布式方法支持局部决策的概念,能够平滑地将故障管理分散到网络中去。目标是让节点在与中心节点通信前,能够给出一定层次的决策。在这种思想下,传感器节点能做的决策越多,越少的信息将被传输给中心节点,从而减少通信量。其算法流程如右表1。分布式的方法通常分为以下几种:
1) 节点自检测方法。节点自检测的方法依赖于节点自身所包含的功能进行故障检测,并将检测结果发送给管理节点。文献[4]中介绍了一种节点自检测的方法,通过软件和硬件的接口检测物理节点的失效。硬件接口包含了几个灵活的电路用于检测节点的方位和碰撞。软件接口包含了几个软件部件,用于采样传感器节点的读取行为。由于故障的检测由节点本身完成,这种方法的优点是不需要部署额外的软件或硬件节点用于故障检测。
2) 邻居协作的方法[5]。顾名思义,邻居协作的基本思想就是:在节点发出故障告警之前,将节点获得的故障信息与邻居(一跳通信范围内)获得的故障信息进行比较,得到确认的情况下才将故障信息发往管理节点。在大多数的情况下,中心节点并不知道网络中的任何失效信息,除非那些已经用节点协作方式确认的故障。这样的设计减少了网络的通信信息,从而保留了节点的能量。
3) 基于分簇的方法[6]。基于分簇的方法将整个网络分成不同的簇,从而将故障管理也分散到各自的区域内完成。簇内采用散播的方式来定位失败节点,簇头节点与一跳范围内的邻居以某种规则交换信息。通过分析收集到的信息,根据预先定义的失败检测规则可以最终确定失败节点。接着,如果发现了一个故障节点,该区域所在的节点将会把信息传播给所有的簇。
3 常见方法的比较。
从上可知,集中式方法与分布式方法都各有优缺点,针对于不同应用类型的网络,应该选取不同的方法。为了方便方法的选取,我们对上述方法个定性分析。考虑无线传感器网络本身能量有限的特点,以及故障检测的一般目的,我们选取能量消耗、通信开销、故障检测率和虚警率这四个方面进行比较,结果如表1。
4 结束语。
无线传感器网络的应用已经十分广泛,而且,一般认为物联网的最底部一层即为无线传感器网络, 因此对无线传感器网络的研究能很好地指导实践工作。本文对无线传感器网络故障检测的方法进行了分类描述分析, 对于指导无线传感器网络故障研究工作具有一定的指导意义
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