通信高效的分布式阈值监控算法设计与分析

来源：计算机工程与应用杂志2025年第19期北京时间：

作者：严欣愉, 黄增峰

单位：复旦大学 大数据学院，上海 200433

摘要：分布式阈值监控问题主要关注如何在多个传感器与一个中枢处理器之间高效地监控某个事件的累积数量是否超过了预设的阈值。现有的分布式阈值监控算法多以最小化通信次数为目标，这一指标虽然易于计算和优化，但并不能全面反映通信的真实代价。相比之下，通信的总比特数是一个更为精确的衡量标准。针对具有预设概率分布的分布式阈值监控问题，提出一种新的分布式监控算法（bits-based distributed tracking algorithm，BBDTA）。该算法以最小化通信比特数为目标，通过轮次统计、间隔汇报、询问与估计等机制，有效避免了传输大数值所带来的通信开销。该算法的通信代价在理论上得到证明，并与现有算法的理论值进行了比较，显示出其在通信效率上的提升。在均匀分布的条件下，该算法可以通过进一步的优化大幅降低通信代价。为验证算法BBDTA的性能，在多种实验条件下比较了BBDTA与其余四种常见的分布式监控算法，结果表明，该算法在多数场景中具有明显优势，验证了其在分布式监控问题中的实用性和高效性。

关键词：随机算法,抽样,分布式监控,数据流,数值监控