专利名称：一种传感网络诊断工具选择方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及传感网络诊断技术领域，尤其涉及一种传感网络诊断工具选择方法和
装直。
背景技术：
传感网络是大量传感器节点通过无线通信以自组织和多跳的方式构成的无线网络，其目的是协作的感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给基站。用户通过对基站收集数据进一步的处理和分析获取更为有用的信息。这种技术的显著优点是可以低成本的感知、监控各种复杂环境。基于微机电系统(MEMS)的微传感技术和无线联网技术为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景，并已经在环境监控、建筑物安全监控、物流、森林生态监测等多个领域中获得了广泛的应用。传感网络的主要组成部分包括传感器节点和基站节点。通常，传感器节点通过无线多跳自组织形式形成通信网络，并将所采集的数据传回基站。每一个传感器节点由数据采集模块(传感器、A/D转换器)、数据处理和控制模块(微处理器、存储器)、通信模块(无线收发器)和供电模块(电池、DC/AC能量转换器)等组成。然而，传感器节点由于自身的硬件限制和外部环境的影响，很容易发生一些软件或硬件故障。所以，传感网络的故障是限制其更大发展的重要因素。网络诊断与管理成为决定传感网络能否长期可靠运行的关键。目前，多数的传感网络诊断工具都集中在发现网络中存在的各种故障上。传感网络方面的诊断工具都只能检查或是诊断出一种或者几种类型的错误，而且每一种诊断工具都具有一个难以与其它工具融合的诊断方法，诊断出的故障类型单一。因为没有一种诊断工具可以高效、可靠地发现所有的错误，所以对于普通的传感网络管理员来说，选择合理可靠的传感网络诊断工具是解决网络发生异常问题的关键。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提出一种传感网络诊断工具选择方法和装置，其提供了高效的多目标优化查询机制，保证了诊断工具选择的高效性和正确性，而且简单、高效、易于实现。为达此目的，本发明采用以下技术方案:一种传感网络诊断工具选择方法，其包括如下步骤:Α、根据受影响的传感网络诊断结果，确定影响诊断工具性能的关键因素；B、将所述关键因素进行分类和定量化计算；C、通过多目标优化方法，选择出满足传感网络要求的诊断工具。特别地，所述步骤A具体包括:Al、根据受影响的传感网络诊断结果，确定影响传感网络诊断结果的五种因素；Α2、利用所述五种因素，根据规则性的限制，确定影响诊断工具性能的关键因素及其关系。
特别地，所述步骤A2中规则性的限制，具体包括:限制(一):耦合度；耦合度表示诊断工具与传感网络的耦合程度，耦合度越高，表示该诊断工具越需要从传感网络获取信息进行分析处理，而由于传感网络的不确定性，耦合度越高的诊断工具其诊断效果越差；限制(二):粒度；粒度表示诊断工具所收集信息的详细程度和信息类型，诊断工具的性能受诊断工具自身收集到的诊断信息的粒度所限制，诊断工具所能收集的诊断信息的粒度是由自身设计决定的。特别地，所述步骤B具体包括:B1、将关键因素按照耦合度、粒度、网络可靠性、工具可靠性及流量成本进行分类；B2、根据步骤BI中关键因素的分类进行定量化计算，获得各诊断工具对应的五元组(耦合度，粒度，网络可靠性，工具可靠性，流量成本)。特别地，所述步骤B2中根据步骤BI中关键因素的分类进行定量化计算，具体包括:
权利要求
1.一种传感网络诊断工具选择方法，其特征在于，包括如下步骤: A、根据受影响的传感网络诊断结果，确定影响诊断工具性能的关键因素； B、将所述关键因素进行分类和定量化计算； C、通过多目标优化方法，选择出满足传感网络要求的诊断工具。
2.根据权利要求1所述的传感网络诊断工具选择方法，其特征在于，所述步骤A具体包括: Al、根据受影响的传感网络诊断结果，确定影响传感网络诊断结果的五种因素； A2、利用所述五种因素，根据规则性的限制，确定影响诊断工具性能的关键因素及其关系O
3.根据权利要求2所述的传感网络诊断工具选择方法，其特征在于，所述步骤A2中规则性的限制，具体包括: 限制(一):耦合度；耦合度表示诊断工具与传感网络的耦合程度，耦合度越高，表示该诊断工具越需要从传感网络获取信息进行分析处理，而由于传感网络的不确定性，耦合度越高的诊断工具其诊断效果越差； 限制(二):粒度；粒度表示诊断工具所收集信息的详细程度和信息类型，诊断工具的性能受诊断工具自身收集到的诊断 信息的粒度所限制，诊断工具所能收集的诊断信息的粒度是由自身设计决定的。
4.根据权利要求3所述的传感网络诊断工具选择方法，其特征在于，所述步骤B具体包括: B1、将关键因素按照耦合度、粒度、网络可靠性、工具可靠性及流量成本进行分类； B2、根据步骤BI中关键因素的分类进行定量化计算，获得各诊断工具对应的五元组(耦合度，粒度，网络可靠性，工具可靠性，流量成本)。
5.根据权利要求4所述的传感网络诊断工具选择方法，其特征在于，所述步骤B2中根据步骤BI中关键因素的分类进行定量化计算，具体包括: H(Nn)-H(N INd ) 耦合度DC =；将粒度离散化为三个值；1:T" ,, ^v.^ P时间段内基站从丨点收集的数据包数 网络可罪性'P呦，其中，= P时间段_点发送的数据包数’P代表观测时间，i是节点标识号； ,、 / pos +1 ne<^ 工具可靠性Rdu:R = ^-，其中，t_pos是诊断结果中的真正率，t_neg是真负 POS 十率，POS是诊断工具给出的正确结果的数目，neg是诊断工具给出的错误结果的数目； 流量成本overhead由单位时间内的诊断数据包占总传输数据包的平均比值决定。
6.根据权利要求5所述的传感网络诊断工具选择方法，其特征在于，所述步骤C具体包括: 根据生成的五元组(耦合度，粒度，网络可靠性，工具可靠性，流量成本)，通过天际线查询方法，选择出满足传感网络要求的诊断工具； 其中，所述天际线查询方法为基于最近邻居的查询方法，具体过程如下:第一步、对于诊断工具对象集S = (P1, P2,..., Pn)中的每个对象，根据I1-1iorm计算Pi,其中，min Disi = min || -1Izi, Pl) p2，…，Pn均为五元组(耦合度，粒度，网络可靠性，工具可靠性，流量成本)； 第二步、将对象空间根据Pi的坐标划分为d个子空间； 第三步、剪去可以支配Pi的子空间； 第四步、添加d个子空间到列表，获得Pi ； 对于每一个子空间做一次最近邻居的查询，最后获取到对象集S内所有天际线上的点；根据获得的天际线上的点，推荐管理员选择相应的诊断工具。
7.—种传感网络诊断工具选择装置，其特征在于，包括: 选取模块，用于根据受影响的传感网络诊断结果，确定影响诊断工具性能的关键因素； 量化模块，用于将关键因素进行分类和定量化计算； 查询模块，用于通过多目标优化方法，选择出满足传感网络要求的诊断工具，推荐给管理员。
8.根据权利要求7所述的 传感网络诊断工具选择装置，其特征在于，所述选取模块包括: 预处理子模块，用于对影响传感网络诊断结果的因素进行分类； 第一运算子模块，用于计算分类后的影响因素； 选取子模块，用于根据因素间规则性的限制，确定影响诊断工具性能的关键因素。
9.根据权利要求7所述的传感网络诊断工具选择装置，其特征在于，所述量化模块包括: 分类子模块，用于将关键因素按照耦合度、粒度、网络可靠性、工具可靠性及流量成本进行分类； 量化子模块，用于根据关键因素的分类进行定量化计算，获得各诊断工具对应的五元组(耦合度，粒度，网络可靠性，工具可靠性，流量成本)，并进行诊断工具集的组合和运算。
10.根据权利要求7所述的传感网络诊断工具选择装置，其特征在于，所述查询模块包括: 查询子模块，用于通过天际线查询方法，查询出所有天际线上的点。
推荐子模块，用于根据获得的天际线上的点，选择出满足传感网络要求的诊断工具，推荐给管理员。
全文摘要
本发明公开一种传感网络诊断工具选择方法和装置，包括如下步骤A、根据受影响的传感网络诊断结果，确定影响诊断工具性能的关键因素。B、将所述关键因素进行分类和定量化计算。C、通过多目标优化方法，选择出满足传感网络要求的诊断工具。本发明提供了高效的多目标优化查询机制，保证了诊断工具选择的高效性和正确性，对未来传感网络诊断工具的设计具有指导意义。对于不具备网络领域知识的管理员来说，基于本发明选择诊断工具，具有简单、高效、易于实现的特点。
文档编号H04L12/26GK103117875SQ20131002006
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月21日 优先权日2013年1月21日
发明者李 瑞, 刘克彬, 赵季中, 何源, 刘云浩 申请人:无锡清华信息科学与技术国家实验室物联网技术中心