基于Agent的无线传感器网络自律管理模型与应用

论文摘要

无线传感器网络是由众多小型、无线、低能耗的传感节点构成的集数据感知、信息处理和通信传输于一体的大型分布式系统。由于在大时空尺度下高效的分布式感知与处理能力,无线传感器网络可以实时监测、采集覆盖区域内的对象信息,被广泛的应用于环境监测、精细农业、空间探测、远程医疗和地铁运行监控等领域,成为一门新兴热点学科。但是由于无线传感器网络规模庞大、单个节点资源有限、分布环境严峻等问题,如何对其有效、低开销的网络管理是当前研究的重点和难点。本文首先对当前无线传感器网络管理模型的相关技术进行深入的分析和讨论,指出了其管理复杂性的问题。其次,以自律计算思想为指导,利用Agent的灵活性和协同工作能力构建自律传感单元,并以此为基础,建立了一种基于Agent的无线传感器网络自律管理模型,以降低无线传感器网络的管理复杂性;并且针对该模型的恢复问题,提出了一种无线传感器网络自律恢复方法。再次,为了便于无线传感器网络自律管理模型的推理和分析,利用PEPA对无线传感器网络的自律恢复过程进行刻画,使其具有量化分析的能力。最后,利用自动化工具对建立的PEPA模型进行了形式化分析。实验结果表明,本文提出的基于Agent的无线传感器网络自律恢复模型是有效的;并且提高检测Agent的检测率、决策Agent的正确决策率有利于减少无线传感器网络节点的妥协。本文的结果为后续无线传感器网络的管理研究提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 传统无线传感器网络管理的研究现状
• 1.2.2 自律计算的研究现状
• 1.2.3 无线传感器网络自律管理的研究现状
• 1.3 研究内容及论文结构
• 第2章 无线传感器网络管理的相关技术
• 2.1 无线传感器网络体系结构
• 2.2 网络管理模型
• 2.2.1 传统网络管理模型
• 2.2.2 无线传感器网络管理模型
• 2.3 无线传感器网络管理的结构设计技术
• 2.4 Agent 技术
• 2.4.1 Agent 的相关理论
• 2.4.2 移动Agent 技术
• 2.5 自律计算技术
• 2.5.1 自律计算的概念及属性
• 2.5.2 自律单元
• 2.5.3 自律计算的研究问题和挑战
• 2.6 本章小结
• 第3章 ABAM——基于Agent的无线传感器网络自律管理模型
• 3.1 基于Agent 的自律传感单元的设计思想
• 3.2 自律传感单元的设计
• 3.2.1 检测Agent 设计
• 3.2.2 决策Agent 设计
• 3.2.3 执行Agent 设计
• 3.3 无线传感器网络自律管理模型
• 3.4 基于Agent 的无线传感器网络自律管理模型自恢复的实现
• 3.4.1 无线传感器网络恢复技术的设计原则
• 3.4.2 自恢复过程
• 3.5 本章小结
• 第4章 ABAM模型的形式化描述
• 4.1 PEPA 的语义
• 4.2 基于PEPA 的自恢复模型描述
• 4.3 PEPA 模型的求解
• 4.3.1 隐含马尔可夫链的生成
• 4.3.2 稳态概率分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 ABAM模型分析
• 5.1 模型稳态概率求解
• 5.2 参数对模型效应的影响
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢