無線感測網路之合作式容錯偵測設計

Abstract

本計畫將探討如何整合編碼理論至無線感測器網路的設計，以提昇無線感測器網路 的分散式分類器的容錯能力。在先前的研究中，我們提出並發表了使用硬式決策解碼的 感測器網路分類演算法(Distributed multiclass Classification Fusion using Error Correcting Codes or DCFECC)，模擬評估的結果顯示，我們所提出的方法有良好的感測器損壞錯誤 容忍能力。我們也同時使用大偏差理論分析，找到了硬式決策解碼的感測器網路分類演 算法錯誤率趨近於零的充要條件。我們在感測器網路使用軟式決策解碼也有初步成果， 這主要是延伸硬式解碼的感測器分類法則，另外加上等化的考量，使其能在衰減無線通 道也能達到可接受的容錯能力。雖然目前所提出的軟式解碼並非是最佳化的最大事後機 率準則，但是模擬結果顯示其具有相當好的抗衰減通道和感測器損壞的能力。 然而，還有許多衍生自先前的研究課題尚待解決。例如分類器使用編碼理論的性能 理論分析還未完全建立，容錯能力和所使用碼簿任兩碼間的最小漢米距離的定量關係僅 有初步的最差狀況(worst-case)直觀考量下的模擬結果。另一方面，先前所提出的建立 DCFECC碼簿的方法，無法使用在感測器數目稍大的網路上，主要原因是使用最小錯誤 率準則建立碼簿，須要耗費相當大的計算量，而這個計算量在感測器數目超過例如20 時，現今電腦就幾乎無法負荷。因此，提出碼簿建立的新準則以適用於較大的感測器網 路，且建立其容錯能力的定量分析理論，將是我們第一年所要專注的研究課題。 我們在第二年將探討所需佈署的感測器數目和所需被判定類別數目間的定量關 係，我們將從消息理論的觀點出發來探討這個問題。第二年的另一個研究課題是，提出 最佳化並且具可實現的低複雜度的感測器分類使用軟式決策法則，以改善我們先前所提 出的分類方法。 本計畫的第三年，我們將會與其它子計畫合作，於真實感測器網路上測試我們所提 出的方法，以進一步確認我們在理論分析的假設的合理性。對於測試所得到的結果，將 會用來重新評估或改進現有的感測器分類法。