【摘要】：由于無線傳感器節(jié)點小體積、低功耗、有限資源等特色以及無線傳感網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模、隨機(jī)撒播、任務(wù)環(huán)境多變等特點,可靠性問題一直被視為制約無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要因素。在分析其可靠性制約因素的基礎(chǔ)上,調(diào)研提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性的研究方法,分別從節(jié)點以及網(wǎng)絡(luò)兩個方面介紹國內(nèi)外主流的可靠性策略。調(diào)研無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性建模技術(shù),提出可靠性建模技術(shù)的評價標(biāo)準(zhǔn),從節(jié)點層次、網(wǎng)絡(luò)層次分別概述其可靠性建模技術(shù),并指出國內(nèi)外對可靠性的研究所存在的問題以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性研究的發(fā)展前景。
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圖片說明： 失效時，使網(wǎng)絡(luò)能夠保持正常工作，或保持關(guān)鍵任務(wù)的工作。圖１典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組織架構(gòu)及節(jié)點結(jié)構(gòu)圖國內(nèi)外對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究始于２１世紀(jì)初。圖２所示為以“ＷＳＮ”和“ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ”為關(guān)鍵字搜索ＳＣＩ數(shù)據(jù)庫所得到的理論論文的發(fā)表情況，由圖可以看出自２００３年以來，國內(nèi)外對該領(lǐng)域的研究一直處于持續(xù)增長狀態(tài)，到２００８年以后，處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，每年都會有２０篇左右相關(guān)論文發(fā)表。圖３表示上述所得到的文獻(xiàn)按地區(qū)的排列情況，我國在此領(lǐng)域的研究以及所發(fā)表的文獻(xiàn)較多，各國在傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性建模領(lǐng)域均有所研究，并取得了相應(yīng)的研究成果。圖２近１０年無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性研究文獻(xiàn)發(fā)表情況［１］圖３近１０年各國在感知網(wǎng)可靠性領(lǐng)域所發(fā)表的文獻(xiàn)［１］１．１無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可靠性研究近年來，有關(guān)嵌入式設(shè)備的可靠性研究已經(jīng)漸趨成熟，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點作為嵌入式設(shè)備的一種，不失嵌入式設(shè)備的一般性，同時也具有自身的特點。針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進(jìn)行可靠性建模時應(yīng)考慮其如下特性：（１）有限的資源；（２）低功耗；（３）通常為事件驅(qū)動，，組件間聯(lián)系緊密。目前，國內(nèi)外對傳感器節(jié)點的可靠性研究主要分為硬件可靠性研究以及軟件可靠性研究，由于軟件故障率較高，因此感知節(jié)點可靠性研究中又以軟件可靠性研究居多。以下為現(xiàn)在主流的兩種可靠性建模研究方法：（１）通過提高容錯能力，利用冗余等方法，提高系統(tǒng)的可靠性，并運(yùn)用ＡＡＤＬ或ＵＭＬ建立系統(tǒng)的架構(gòu)模型，從而根據(jù)事件驅(qū)動分析其數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理等的可靠性。文獻(xiàn)［２］分別從軟件及硬件兩個角度研究提高嵌入式設(shè)備可靠性的方法，主
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圖片說明： 失效時，使網(wǎng)絡(luò)能夠保持正常工作，或保持關(guān)鍵任務(wù)的工作。圖１典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組織架構(gòu)及節(jié)點結(jié)構(gòu)圖國內(nèi)外對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究始于２１世紀(jì)初。圖２所示為以“ＷＳＮ”和“ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ”為關(guān)鍵字搜索ＳＣＩ數(shù)據(jù)庫所得到的理論論文的發(fā)表情況，由圖可以看出自２００３年以來，國內(nèi)外對該領(lǐng)域的研究一直處于持續(xù)增長狀態(tài)，到２００８年以后，處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，每年都會有２０篇左右相關(guān)論文發(fā)表。圖３表示上述所得到的文獻(xiàn)按地區(qū)的排列情況，我國在此領(lǐng)域的研究以及所發(fā)表的文獻(xiàn)較多，各國在傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性建模領(lǐng)域均有所研究，并取得了相應(yīng)的研究成果。圖２近１０年無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性研究文獻(xiàn)發(fā)表情況［１］圖３近１０年各國在感知網(wǎng)可靠性領(lǐng)域所發(fā)表的文獻(xiàn)［１］１．１無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可靠性研究近年來，有關(guān)嵌入式設(shè)備的可靠性研究已經(jīng)漸趨成熟，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點作為嵌入式設(shè)備的一種，不失嵌入式設(shè)備的一般性，同時也具有自身的特點。針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進(jìn)行可靠性建模時應(yīng)考慮其如下特性：（１）有限的資源；（２）低功耗；（３）通常為事件驅(qū)動，組件間聯(lián)系緊密。目前，國內(nèi)外對傳感器節(jié)點的可靠性研究主要分為硬件可靠性研究以及軟件可靠性研究，由于軟件故障率較高，因此感知節(jié)點可靠性研究中又以軟件可靠性研究居多。以下為現(xiàn)在主流的兩種可靠性建模研究方法：（１）通過提高容錯能力，利用冗余等方法，提高系統(tǒng)的可靠性，并運(yùn)用ＡＡＤＬ或ＵＭＬ建立系統(tǒng)的架構(gòu)模型，從而根據(jù)事件驅(qū)動分析其數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理等的可靠性。文獻(xiàn)［２］分別從軟件及硬件兩個角度研究提高嵌入式設(shè)備可靠性的方法，主
【作者單位】： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院;
【基金】：國家科技支撐計劃(2011BAH04B03) 科技部國際科技合作計劃(2010DFA14400)資助
【分類號】：TP212.9;TN929.5

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本文編號：2513435