專利名稱：一種傳感網(wǎng)絡(luò)診斷工具選擇方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種傳感網(wǎng)絡(luò)診斷工具選擇方法和
裝直。
背景技術(shù)：
傳感網(wǎng)絡(luò)是大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線通信以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作的感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域內(nèi)感知對(duì)象的監(jiān)測信息，并報(bào)告給基站。用戶通過對(duì)基站收集數(shù)據(jù)進(jìn)一步的處理和分析獲取更為有用的信息。這種技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)是可以低成本的感知、監(jiān)控各種復(fù)雜環(huán)境。基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的微傳感技術(shù)和無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)賦予了廣闊的應(yīng)用前景，并已經(jīng)在環(huán)境監(jiān)控、建筑物安全監(jiān)控、物流、森林生態(tài)監(jiān)測等多個(gè)領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。傳感網(wǎng)絡(luò)的主要組成部分包括傳感器節(jié)點(diǎn)和基站節(jié)點(diǎn)。通常，傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線多跳自組織形式形成通信網(wǎng)絡(luò)，并將所采集的數(shù)據(jù)傳回基站。每一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)由數(shù)據(jù)采集模塊(傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器)、數(shù)據(jù)處理和控制模塊(微處理器、存儲(chǔ)器)、通信模塊(無線收發(fā)器)和供電模塊(電池、DC/AC能量轉(zhuǎn)換器)等組成。然而，傳感器節(jié)點(diǎn)由于自身的硬件限制和外部環(huán)境的影響，很容易發(fā)生一些軟件或硬件故障。所以，傳感網(wǎng)絡(luò)的故障是限制其更大發(fā)展的重要因素。網(wǎng)絡(luò)診斷與管理成為決定傳感網(wǎng)絡(luò)能否長期可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。目前，多數(shù)的傳感網(wǎng)絡(luò)診斷工具都集中在發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中存在的各種故障上。傳感網(wǎng)絡(luò)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(cuò)誤，而且每一種診斷工具都具有一個(gè)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?yàn)闆]有一種診斷工具可以高效、可靠地發(fā)現(xiàn)所有的錯(cuò)誤，所以對(duì)于普通的傳感網(wǎng)絡(luò)管理員來說，選擇合理可靠的傳感網(wǎng)絡(luò)診斷工具是解決網(wǎng)絡(luò)發(fā)生異常問題的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提出一種傳感網(wǎng)絡(luò)診斷工具選擇方法和裝置，其提供了高效的多目標(biāo)優(yōu)化查詢機(jī)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(shí)現(xiàn)。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種傳感網(wǎng)絡(luò)診斷工具選擇方法，其包括如下步驟:Α、根據(jù)受影響的傳感網(wǎng)絡(luò)診斷結(jié)果，確定影響診斷工具性能的關(guān)鍵因素；B、將所述關(guān)鍵因素進(jìn)行分類和定量化計(jì)算；C、通過多目標(biāo)優(yōu)化方法，選擇出滿足傳感網(wǎng)絡(luò)要求的診斷工具。特別地，所述步驟A具體包括:Al、根據(jù)受影響的傳感網(wǎng)絡(luò)診斷結(jié)果，確定影響傳感網(wǎng)絡(luò)診斷結(jié)果的五種因素；Α2、利用所述五種因素，根據(jù)規(guī)則性的限制，確定影響診斷工具性能的關(guān)鍵因素及其關(guān)系。
特別地，所述步驟A2中規(guī)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(wǎng)絡(luò)的耦合程度，耦合度越高，表示該診斷工具越需要從傳感網(wǎng)絡(luò)獲取信息進(jìn)行分析處理，而由于傳感網(wǎng)絡(luò)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(xì)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(shè)計(jì)決定的。特別地，所述步驟B具體包括:B1、將關(guān)鍵因素按照耦合度、粒度、網(wǎng)絡(luò)可靠性、工具可靠性及流量成本進(jìn)行分類；B2、根據(jù)步驟BI中關(guān)鍵因素的分類進(jìn)行定量化計(jì)算，獲得各診斷工具對(duì)應(yīng)的五元組(耦合度，粒度，網(wǎng)絡(luò)可靠性，工具可靠性，流量成本)。特別地，所述步驟B2中根據(jù)步驟BI中關(guān)鍵因素的分類進(jìn)行定量化計(jì)算，具體包括:
權(quán)利要求
1.一種傳感網(wǎng)絡(luò)診斷工具選擇方法，其特征在于，包括如下步驟: A、根據(jù)受影響的傳感網(wǎng)絡(luò)診斷結(jié)果，確定影響診斷工具性能的關(guān)鍵因素； B、將所述關(guān)鍵因素進(jìn)行分類和定量化計(jì)算； C、通過多目標(biāo)優(yōu)化方法，選擇出滿足傳感網(wǎng)絡(luò)要求的診斷工具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感網(wǎng)絡(luò)診斷工具選擇方法，其特征在于，所述步驟A具體包括: Al、根據(jù)受影響的傳感網(wǎng)絡(luò)診斷結(jié)果，確定影響傳感網(wǎng)絡(luò)診斷結(jié)果的五種因素； A2、利用所述五種因素，根據(jù)規(guī)則性的限制，確定影響診斷工具性能的關(guān)鍵因素及其關(guān)系O
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感網(wǎng)絡(luò)診斷工具選擇方法，其特征在于，所述步驟A2中規(guī)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(wǎng)絡(luò)的耦合程度，耦合度越高，表示該診斷工具越需要從傳感網(wǎng)絡(luò)獲取信息進(jìn)行分析處理，而由于傳感網(wǎng)絡(luò)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(xì)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(shè)計(jì)決定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感網(wǎng)絡(luò)診斷工具選擇方法，其特征在于，所述步驟B具體包括: B1、將關(guān)鍵因素按照耦合度、粒度、網(wǎng)絡(luò)可靠性、工具可靠性及流量成本進(jìn)行分類； B2、根據(jù)步驟BI中關(guān)鍵因素的分類進(jìn)行定量化計(jì)算，獲得各診斷工具對(duì)應(yīng)的五元組(耦合度，粒度，網(wǎng)絡(luò)可靠性，工具可靠性，流量成本)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感網(wǎng)絡(luò)診斷工具選擇方法，其特征在于，所述步驟B2中根據(jù)步驟BI中關(guān)鍵因素的分類進(jìn)行定量化計(jì)算，具體包括: H(Nn)-H(N INd ) 耦合度DC =；將粒度離散化為三個(gè)值；1:T" ,, ^v.^ P時(shí)間段內(nèi)基站從丨點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)包數(shù) 網(wǎng)絡(luò)可罪性'P呦，其中，= P時(shí)間段_點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)’P代表觀測時(shí)間，i是節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)號(hào)； ,、 / pos +1 ne<^ 工具可靠性Rdu:R = ^-，其中，t_pos是診斷結(jié)果中的真正率，t_neg是真負(fù) POS 十率，POS是診斷工具給出的正確結(jié)果的數(shù)目，neg是診斷工具給出的錯(cuò)誤結(jié)果的數(shù)目； 流量成本overhead由單位時(shí)間內(nèi)的診斷數(shù)據(jù)包占總傳輸數(shù)據(jù)包的平均比值決定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感網(wǎng)絡(luò)診斷工具選擇方法，其特征在于，所述步驟C具體包括: 根據(jù)生成的五元組(耦合度，粒度，網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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:第一步、對(duì)于診斷工具對(duì)象集S = (P1, P2,..., Pn)中的每個(gè)對(duì)象，根據(jù)I1-1iorm計(jì)算Pi,其中，min Disi = min || -1Izi, Pl) p2，…，Pn均為五元組(耦合度，粒度，網(wǎng)絡(luò)可靠性，工具可靠性，流量成本)； 第二步、將對(duì)象空間根據(jù)Pi的坐標(biāo)劃分為d個(gè)子空間； 第三步、剪去可以支配Pi的子空間； 第四步、添加d個(gè)子空間到列表，獲得Pi ； 對(duì)于每一個(gè)子空間做一次最近鄰居的查詢，最后獲取到對(duì)象集S內(nèi)所有天際線上的點(diǎn)；根據(jù)獲得的天際線上的點(diǎn)，推薦管理員選擇相應(yīng)的診斷工具。
7.—種傳感網(wǎng)絡(luò)診斷工具選擇裝置，其特征在于，包括: 選取模塊，用于根據(jù)受影響的傳感網(wǎng)絡(luò)診斷結(jié)果，確定影響診斷工具性能的關(guān)鍵因素； 量化模塊，用于將關(guān)鍵因素進(jìn)行分類和定量化計(jì)算； 查詢模塊，用于通過多目標(biāo)優(yōu)化方法，選擇出滿足傳感網(wǎng)絡(luò)要求的診斷工具，推薦給管理員。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的 傳感網(wǎng)絡(luò)診斷工具選擇裝置，其特征在于，所述選取模塊包括: 預(yù)處理子模塊，用于對(duì)影響傳感網(wǎng)絡(luò)診斷結(jié)果的因素進(jìn)行分類； 第一運(yùn)算子模塊，用于計(jì)算分類后的影響因素； 選取子模塊，用于根據(jù)因素間規(guī)則性的限制，確定影響診斷工具性能的關(guān)鍵因素。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感網(wǎng)絡(luò)診斷工具選擇裝置，其特征在于，所述量化模塊包括: 分類子模塊，用于將關(guān)鍵因素按照耦合度、粒度、網(wǎng)絡(luò)可靠性、工具可靠性及流量成本進(jìn)行分類； 量化子模塊，用于根據(jù)關(guān)鍵因素的分類進(jìn)行定量化計(jì)算，獲得各診斷工具對(duì)應(yīng)的五元組(耦合度，粒度，網(wǎng)絡(luò)可靠性，工具可靠性，流量成本)，并進(jìn)行診斷工具集的組合和運(yùn)算。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感網(wǎng)絡(luò)診斷工具選擇裝置，其特征在于，所述查詢模塊包括: 查詢子模塊，用于通過天際線查詢方法，查詢出所有天際線上的點(diǎn)。
推薦子模塊，用于根據(jù)獲得的天際線上的點(diǎn)，選擇出滿足傳感網(wǎng)絡(luò)要求的診斷工具，推薦給管理員。
全文摘要
本發(fā)明公開一種傳感網(wǎng)絡(luò)診斷工具選擇方法和裝置，包括如下步驟A、根據(jù)受影響的傳感網(wǎng)絡(luò)診斷結(jié)果，確定影響診斷工具性能的關(guān)鍵因素。B、將所述關(guān)鍵因素進(jìn)行分類和定量化計(jì)算。C、通過多目標(biāo)優(yōu)化方法，選擇出滿足傳感網(wǎng)絡(luò)要求的診斷工具。本發(fā)明提供了高效的多目標(biāo)優(yōu)化查詢機(jī)制，保證了診斷工具選擇的高效性和正確性，對(duì)未來傳感網(wǎng)絡(luò)診斷工具的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。對(duì)于不具備網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域知識(shí)的管理員來說，基于本發(fā)明選擇診斷工具，具有簡單、高效、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04L12/26GK103117875SQ20131002006
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者李 瑞, 劉克彬, 趙季中, 何源, 劉云浩 申請(qǐng)人:無錫清華信息科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中心