2、普适计算系统的自愈机制探索

普适计算系统的自愈机制探索

1. 引言

小型无线传感器和智能手机的发展催生了众多普适应用。这些应用涵盖医疗保健（如监测高危患者的血压、心率等生理参数）、建筑环境监测与控制（如温度、湿度和照明水平）、环境监测与洪水预警以及野生动物追踪等领域。普适系统需在城市到农村等各种不同环境中运行，且常处于移动和恶劣环境，应用需求也会动态变化，这就要求系统具备灵活的自适应能力。同时，由于用户可能缺乏技术技能，系统还需实现自我管理。

普适计算系统依赖无线传感器网络（WSNs）获取环境反馈。传感器网络中的“motes”设备处理和电源资源有限，易受外部环境因素影响，如过热、化学污染、低电量或物理损坏，导致传感器精度下降，无线链路质量不稳定，甚至设备完全故障。与传统分布式系统相比，普适系统因暴露于物理环境，故障发生更为频繁。因此，系统必须具备自我诊断和自愈能力，以维持运行状态并向用户屏蔽组件故障。

传感器网络通常分为三层结构：
- 感知层 ：负责收集环境数据，如建筑物中的室温感知。
- 分析层 ：处理感知事件，提炼观测结果以进行操作上下文决策，例如综合不同温度计读数确定平均值、变化率或事件边界，还可通过决策融合结合局部决策和特定应用知识进行更高级别的环境推理。
- 决策传播层 ：将决策中心的决策传播到网络，通常涉及协调网络不同部分的信息。

普适系统应引入自主计算概念，其关键属性包括自我配置、自我修复、自我优化和自我保护，这些属性相互关联。例如，网络修复故障组件时，需进行自我配置并优化资源使用以提供备份解决方案。

2. 自