无线传感器网络故障研究现状

李天鹏　张云桥　王海明

[摘要]近年来，随着研究领域的广泛、技术的深入，无线传感器网络具有良好的应用前景。无线传感器网络在实际应用过程中十分容易受到故障的干扰·从而严重影响其工作的效率和质量。传感器节点是随机部署在各种特殊区域的，人类很多情况下无法亲自对其设备性能进行维护。因此·针对传感器嗣络故障的诊断技术有别与传统有线网络，针对无线传感器网络故障诊断技术的研究有一定的现实价值。

[关键词]无线传感器网络故障诊断

中图分类号：TN92文献标识码：A文章编号：1671—7597(2009)0620073—01

一、无线传感网络与传统IP网络故障诊断区别

1无线传感器网络最大的特点是其能量的有限性，因此，关于传感器网络的各种设计与使用问题，都不能抛开能量效率。无论是路由协议或MAC协议，都把能量问题放在首位，以确保整个网络长期有效的进行工作。因此，无线传感器网络的故障诊断方法设计也必须关注能量效率，这与有线网络有着根本的区别；

2由于不存在布线，传感器网络不用考虑物理线路方面的故障：

3传感器节点的工作任务主要是信息采集和传输，并不关心对某一节点的识别，它注重的是关于物理环境的实际信息。所以关注的焦点是数据而非节点识别，可以说传感器网络是以数据为中心的网络。节点既肩负着信息采集的任务，同时还要将信息传输到其他节点，这个过程中任意环节都可能出现错误。因此。传感器网络故障诊断的目标也主要是保障数据在采集、处理以及传输过程及其使用过程中的正确性，而IP网络故障诊断不仅仅针对数据，更多的是对网络的连通性、通信协议的正确性以及通信质量的关注：

4传感器网络由于其分布的特殊性，无法直接借助人为力量对整个网络进行维护，一般的解决方案往往是采用冗余或放弃故障节点，重新选择最佳路径传输数据。如果采用故障修复的方法，就会加剧了节点能量的消耗，反而得不偿失。因此WSN更强调自组织、自维护地工作。而IP网络借助网络协议分析仪等设备可以更多地观察到故障的位置和类型，从而进行人工分析处理故障、修复故障；

5无线传感器网络节点能量耗尽后，该节点就会被弃用，网络结构会重新调整，相对IP网络而言，传感器节点及传感器网络拓扑的不确定性大大增加，这就需要使用的故障诊断方法简单实用，更多的是注重诊断的最终结果而不是故障分析的过程。

二、无线传感网络故障诊断技术

随着无线传感器的结构越来越复杂，功能越来越完善，自动化程度也越来越高。由于许多无法避免的因素影响，更加之wsN使用的环境异常复杂和恶劣，WSN的节点会出现各种故障，这会降低或失去wsN预定的功能，甚至造成严重的损失乃至整个网络瘫痪。通过故障诊断能及时、正确地对各种异常状态或故障状态给出诊断，预防或消除故障，对传感器的运行进行必要的指导，提高传感器运行的可靠性、安全性和有效性，以期把故障损失降低到最低限度，保证WSN发挥最大的设计能力，以便在允许的条件下，充分挖掘WSN的潜力，延长其使用寿命。

从研究进展来看，WSN技术已大大超前WSN故障诊断的技术，因此WSN节点的故障诊断问题就迫在眉睫地摆在面前。

目前，WSN故障研究主要分为故障检测及修复技术和故障容忍技术。其中故障容忍技术研究较多，其主要思想是为了使结构化的分析有意义，不论通信或传输错误，在每一步测量中至少要收集到一定的数据·例如，如果有n个传感器形成一个簇用于覆盖一片区域，那么在每一步至少应该有k

三、总结

近年来无线传感器网络的发展迅速，针对传感器网络的故障诊断技术也随之发展，文章分析了现有无线传感器网络故障诊断技术，阐述其研究的方向以及研究的不足。同时对IP网络与传感器网络故障诊断技术的差别加以区分。