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    发布时间: 2011-10-25
    无线传感器网络的性能评价指标
    无线传感器网络的性能评价指标
    如何评价无线传感器网络的性能对于无线传感器网络的设计和应用都非常重要。系统性能评价指标必须结合传统网络的性能指标,同时,根据无线传感器网络的特点还要求其必须具有适合自己的性能评价指标。
    通常来说,无线传感器网络性能的评价标准包括通信性能、能耗控制、基础功能实现、感知精度和容错性等5个方面。
    1.通信性能
    评价通信网络性能的常用指标包括吞吐量、信道容量、链路利用率、节点利用率、系统平均响应时间、包延迟时间、延迟抖动和丢包率等。网络对象和网络承载业务不同,评价网络通信性能的主要指标也不同。无线传感器网络的核心功能是对目标属性的实时感知能力,强调节点间的协同处理,主要性能指标有吞吐量、丢包率、延迟、容错性和响应时间等。
    2.能耗控制
    能耗控制中最直接的评价指标是网络生存期。网络生存期有两类定义:以网络中第一个节点能量耗尽而失效的时间为标识的I类网络生存期;以网络中源节点变为孤立节点,即无法对邻居节点传递任何数据(邻居节点能量耗尽,无法工作)的时间为标识的II类网络生存期。
    无线传感器网络的生命周期是指从网络启动到不能为观察者提供需要的信息为止所持续的时间。影响传感器网络生命周期的因素很多,既有外界因素也有内部因素,但主要来自内部的硬件因素和软件因素,需要进行深入研究。其中,硬件因素有节点能源供应的情况,CPU、存储器、无线通信模块的能耗情况等;而软件因素有通信协议栈的设计、基于应用的数据融合算法等。在设计无线传感器网络的软、硬件时,我们必须充分考虑能源的有效性,最大化网络的生命周期。假定网络节点失效和拓扑变化仅因节点能量消耗殆尽引起,网络生存期可通过尽量降低节点能耗和均衡网络能量消耗来延长。
    3.基础功能实现
    无线传感器网络在不同应用环境中要求完成不同功能,但仍可抽取并定义不同应用共有的基础功能,如目标对象的属性值测定、感兴趣事件的检测和参数估计、目标对象的分类和识别、目标对象的定位和跟踪等。因此,常用的基础功能评价指标有属性估计误差、事件监测概率、目标误检率、定位精度和误差等。
    4.感知精度
    无线传感器网络的感知精度是无线传感器网络中特别重要的一个参数,是指观察者接收到的感知信息的精度。传感器自身的感知能力、精度和传感器节点的信息处理方法、通信能力、通信协议等都会对网络的感知精度有所影响。感知精度、延迟和能量消耗之间有着密切的关系,通常较高的感知精度会导致更大的时间延迟和能量消耗。在无线传感器网络设计中,我们需要权衡三者的得失,使系统能在最小能源开销条件下最大限度地提高感知精度、降低网络延迟。
    5.容错性
    由于环境或其他原因,物理地维护或替换失效传感器常常是困难或不可能的。这样传感器网络的软、硬件必须具有很强的容错性,以保证系统具有高强度性。
    综上所述,无线传感器网络的性能指标不仅是评价无线传感器网络的标准,也是无线传感器网络设计的优化目标,为了使对无线传感器网络性能的评价有更加科学合理的标准,在此方向上的研究还有大量的工作需要去做。
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