無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

　　如何評(píng)價(jià)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能對(duì)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用都非常重要。系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)必須結(jié)合傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)，同時(shí)，根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)還要求其必須具有適合自己的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。

　　通常來說，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括通信性能、能耗控制、基礎(chǔ)功能實(shí)現(xiàn)、感知精度和容錯(cuò)性等5個(gè)方面。

　　1.通信性能

　　評(píng)價(jià)通信網(wǎng)絡(luò)性能的常用指標(biāo)包括吞吐量、信道容量、鏈路利用率、節(jié)點(diǎn)利用率、系統(tǒng)平均響應(yīng)時(shí)間、包延遲時(shí)間、延遲抖動(dòng)和丟包率等。網(wǎng)絡(luò)對(duì)象和網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)不同，評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)通信性能的主要指標(biāo)也不同。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心功能是對(duì)目標(biāo)屬性的實(shí)時(shí)感知能力，強(qiáng)調(diào)節(jié)點(diǎn)間的協(xié)同處理，主要性能指標(biāo)有吞吐量、丟包率、延遲、容錯(cuò)性和響應(yīng)時(shí)間等。

　　2.能耗控制

　　能耗控制中最直接的評(píng)價(jià)指標(biāo)是網(wǎng)絡(luò)生存期。網(wǎng)絡(luò)生存期有兩類定義：以網(wǎng)絡(luò)中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)能量耗盡而失效的時(shí)間為標(biāo)識(shí)的I類網(wǎng)絡(luò)生存期;以網(wǎng)絡(luò)中源節(jié)點(diǎn)變?yōu)楣铝⒐?jié)點(diǎn)，即無法對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)傳遞任何數(shù)據(jù)(鄰居節(jié)點(diǎn)能量耗盡，無法工作)的時(shí)間為標(biāo)識(shí)的II類網(wǎng)絡(luò)生存期。

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期是指從網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)到不能為觀察者提供需要的信息為止所持續(xù)的時(shí)間。影響傳感器網(wǎng)絡(luò)生命周期的因素很多，既有外界因素也有內(nèi)部因素，但主要來自內(nèi)部的硬件因素和軟件因素，需要進(jìn)行深入研究。其中，硬件因素有節(jié)點(diǎn)能源供應(yīng)的情況，CPU、存儲(chǔ)器、無線通信模塊的能耗情況等;而軟件因素有通信協(xié)議棧的設(shè)計(jì)、基于應(yīng)用的數(shù)據(jù)融合算法等。在設(shè)計(jì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟、硬件時(shí)，我們必須充分考慮能源的有效性，最大化網(wǎng)絡(luò)的生命周期。假定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)失效和拓?fù)渥兓瘍H因節(jié)點(diǎn)能量消耗殆盡引起，網(wǎng)絡(luò)生存期可通過盡量降低節(jié)點(diǎn)能耗和均衡網(wǎng)絡(luò)能量消耗來延長(zhǎng)。

　　3.基礎(chǔ)功能實(shí)現(xiàn)

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在不同應(yīng)用環(huán)境中要求完成不同功能，但仍可抽取并定義不同應(yīng)用共有的基礎(chǔ)功能，如目標(biāo)對(duì)象的屬性值測(cè)定、感興趣事件的檢測(cè)和參數(shù)估計(jì)、目標(biāo)對(duì)象的分類和識(shí)別、目標(biāo)對(duì)象的定位和跟蹤等。因此，常用的基礎(chǔ)功能評(píng)價(jià)指標(biāo)有屬性估計(jì)誤差、事件監(jiān)測(cè)概率、目標(biāo)誤檢率、定位精度和誤差等。

　　4.感知精度

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的感知精度是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中特別重要的一個(gè)參數(shù)，是指觀察者接收到的感知信息的精度。傳感器自身的感知能力、精度和傳感器節(jié)點(diǎn)的信息處理方法、通信能力、通信協(xié)議等都會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的感知精度有所影響。感知精度、延遲和能量消耗之間有著密切的關(guān)系，通常較高的感知精度會(huì)導(dǎo)致更大的時(shí)間延遲和能量消耗。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，我們需要權(quán)衡三者的得失，使系統(tǒng)能在最小能源開銷條件下最大限度地提高感知精度、降低網(wǎng)絡(luò)延遲。

　　5.容錯(cuò)性

　　由于環(huán)境或其他原因，物理地維護(hù)或替換失效傳感器常常是困難或不可能的。這樣傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟、硬件必須具有很強(qiáng)的容錯(cuò)性，以保證系統(tǒng)具有高強(qiáng)度性。

　　綜上所述，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)不僅是評(píng)價(jià)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)，也是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的優(yōu)化目標(biāo)，為了使對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能的評(píng)價(jià)有更加科學(xué)合理的標(biāo)準(zhǔn)，在此方向上的研究還有大量的工作需要去做。