Research on Survivability Evaluation Index System Based on ANP for Wireless Sensor Network in Emergency Communications*

WANG Haitao，ZHU Shicai，CHEN Hui，WU Liancai，CHEN Lei

(1.Training Department，PLAUST，Nanjing 210007，China;2.Institution of Communication Engineering，PLAUST，Nanjing 210007，China)

Research on Survivability Evaluation Index System Based on ANP for Wireless Sensor Network in Emergency Communications*

WANG Haitao1*，ZHU Shicai2，CHEN Hui1，WU Liancai2，CHEN Lei2

(1.Training Department，PLAUST，Nanjing 210007，China;2.Institution of Communication Engineering，PLAUST，Nanjing 210007，China)

Establishing scientific and rational evaluation index system can evaluate and validate the survivability of WSN in emergency communications efficiently，and then necessary measures can be taken to enhance its survivability.First，the survivability of evaluation index set in emergency communications is screened，and the evaluation model frame based on ANP is established.Next，the index weight is determined and the survivability index system of WSN is established by the analytic network process.At last，the WSN used SRPC protocol and RLEACH protocol is synthetically evaluated by it.Analysis and validation results showed that，the index system can relatively evaluate the survivability of WSN synthetically and efficiently.

emergency communications;wireless sensor network;survivability;index system;analytic network process EEACC:7230

當(dāng)城市遭到突發(fā)災(zāi)害或緊急事故時(shí)，應(yīng)急通信能夠向應(yīng)急指揮中心及時(shí)、準(zhǔn)確、暢通地傳遞受災(zāi)區(qū)域的信息，是決策者正確指揮搶險(xiǎn)救災(zāi)的重要保證和有效手段，避免了信息孤島的產(chǎn)生。無線傳感網(wǎng)WSN(Wireless Sensor Network)不依賴固定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、能快速展開、自動(dòng)組網(wǎng)和全天候?qū)嵤┍O(jiān)控的特性決定了它在應(yīng)急通信中具有舉足輕重的地位。WSN能夠?qū)μ囟繕?biāo)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)環(huán)境感知，對(duì)緊急突發(fā)事件做出快速響應(yīng)，并能有效協(xié)調(diào)救援力量實(shí)施搶險(xiǎn)救災(zāi)和災(zāi)后重建。然而，相對(duì)常規(guī)應(yīng)用的WSN，應(yīng)急通信中WSN更易遭受攻擊或出現(xiàn)故障(如戰(zhàn)場(chǎng)通信、搶險(xiǎn)救災(zāi)等場(chǎng)合)，甚至造成部分網(wǎng)絡(luò)癱瘓，從而影響網(wǎng)絡(luò)基本服務(wù)的提供，威脅網(wǎng)絡(luò)的生存能力。科學(xué)合理的生存性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系可用于對(duì)應(yīng)急通信中WSN可生存性進(jìn)行定量分析和評(píng)價(jià)，客觀評(píng)判網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和算法的優(yōu)劣，進(jìn)而改進(jìn)和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及算法以增強(qiáng)WSN的生存能力，改善網(wǎng)絡(luò)提供的應(yīng)用服務(wù)。

1 研究背景

1.1 基本概念

無線傳感網(wǎng)的可生存性是指無線傳感網(wǎng)在遭受攻擊、故障或者意外事故后能夠在一定的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的基本屬性和基本服務(wù)，完成網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵任務(wù)。可生存性強(qiáng)調(diào)WSN在各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中提供關(guān)鍵服務(wù)的能力，即使網(wǎng)絡(luò)遭受攻擊或者部分功能癱瘓，如果能夠提供關(guān)鍵服務(wù)也認(rèn)為該網(wǎng)絡(luò)是可生存的。在特定應(yīng)用場(chǎng)合用來評(píng)價(jià)WSN可生存性涉及的各種影響因素的完備集合稱為WSN可生存性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系［1］。針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，WSN生存性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系也有所差異，應(yīng)急通信中WSN生存性指標(biāo)體系較常規(guī)WSN更加注重網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性，要求WSN能夠準(zhǔn)確感知網(wǎng)絡(luò)情景來調(diào)整生存策略，及時(shí)恢復(fù)應(yīng)急通信中WSN的基本服務(wù)，進(jìn)而演變?cè)鰪?qiáng)生存能力。

20世紀(jì)90年代末，美國(guó)Saaty T L教授在層次分析法AHP(Analytical Hierarchy Process)基礎(chǔ)上為刻畫網(wǎng)絡(luò)層內(nèi)各指標(biāo)間的依賴性和影響性以及網(wǎng)絡(luò)層對(duì)控制層的反饋?zhàn)饔锰岢隽司W(wǎng)絡(luò)分析法ANP (Analytic Network Process)。ANP考慮了復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中各指標(biāo)間的相互作用，基于ANP建立的指標(biāo)體系更符合實(shí)際情況。ANP的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括控制層和網(wǎng)絡(luò)層，控制層又包含目標(biāo)層和準(zhǔn)則層，所有的決策準(zhǔn)則P1，P2，…，Pn只受目標(biāo)層控制且相互獨(dú)立;網(wǎng)絡(luò)層的內(nèi)部是互相影響的網(wǎng)絡(luò)單元，由所有受控制層支配的元素組構(gòu)成［2］。

圖1ANP的基本結(jié)構(gòu)

1.2 相關(guān)工作

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外對(duì)無線傳感網(wǎng)可生存性評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究較少。用來建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的方法主要有模糊綜合評(píng)價(jià)法、層次分析法、網(wǎng)絡(luò)分析法和德爾菲法(Delphi)等［3］。AHP假設(shè)同層元素相互獨(dú)立，只考慮上層元素對(duì)下層元素的支配和影響，用來構(gòu)建復(fù)雜、層間相互反饋和層內(nèi)互相聯(lián)系的生存性系統(tǒng)的指標(biāo)體系往往存在偏差［4］。文獻(xiàn)［5］從攻擊階段和攻擊內(nèi)容等方面綜合分析了網(wǎng)絡(luò)可生存性，通過形式化描述給出了一種網(wǎng)絡(luò)生存性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，該指標(biāo)體系能夠評(píng)估網(wǎng)絡(luò)不同階段的可生存性，增強(qiáng)了定量評(píng)估的可操作性，但強(qiáng)調(diào)的是網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性，不能用來定量評(píng)估應(yīng)急通信中WSN的可生存性。文獻(xiàn)［3］利用ANP和極大不相關(guān)法定量分析了各指標(biāo)間的相關(guān)性，建立了無線自組織網(wǎng)絡(luò)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;文獻(xiàn)［6］將模糊綜合評(píng)價(jià)法和層次分析法相結(jié)合(稱為AHP_Fuzzy法)來評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)可生存性，先利用層次分析法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，然后應(yīng)用Fuzzy法建立模糊矩陣并量化評(píng)價(jià)結(jié)果來建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。但是，文獻(xiàn)［4］和文獻(xiàn)［6］的指標(biāo)體系都不適合評(píng)價(jià)應(yīng)急通信中WSN可生存性，主要原因在于:文獻(xiàn)［4］中的評(píng)價(jià)指標(biāo)集不能全面、有效描述應(yīng)急通信中WSN可生存性;文獻(xiàn)［6］沒有考慮生存性指標(biāo)間的影響和反饋，并且該指標(biāo)集用于評(píng)價(jià)應(yīng)急通信中WSN可生存性時(shí)過于繁瑣而缺乏實(shí)用性。此外，從指標(biāo)體系來看網(wǎng)絡(luò)抗攻擊力權(quán)重最大，在應(yīng)急通信中應(yīng)重點(diǎn)考慮的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性的權(quán)重卻最小，不符合應(yīng)急通信中WSN可生存性的特點(diǎn)。本文通過建立應(yīng)急通信中WSN可生存性的ANP模型框架，利用網(wǎng)絡(luò)分析法確定指標(biāo)權(quán)重并構(gòu)建了應(yīng)急通信中WSN可生存性指標(biāo)體系。分析和驗(yàn)證結(jié)果表明，該指標(biāo)體系可以客觀有效評(píng)價(jià)WSN的可生存性。

2 可生存性指標(biāo)體系的構(gòu)建

無線傳感網(wǎng)的可生存性指標(biāo)涵蓋面較廣，除了考慮網(wǎng)絡(luò)吞吐量、端到端時(shí)延和分組丟失率等傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)性能和服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)外，還要重點(diǎn)考慮網(wǎng)絡(luò)安全性、網(wǎng)絡(luò)抗毀性、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性、網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)間等生存性緊耦合指標(biāo)，進(jìn)而對(duì)網(wǎng)絡(luò)生存性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。本文在綜合考慮應(yīng)急通信特點(diǎn)［7］和無線傳感網(wǎng)特征［8－9］的基礎(chǔ)上建立WSN可生存性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包含一級(jí)指標(biāo)4個(gè)，二級(jí)指標(biāo)11個(gè)，如表1所示。

網(wǎng)絡(luò)分析法的提出主要是解決指標(biāo)間的依賴性和不同層間的反饋性，表1所示的WSN生存性指標(biāo)體系中，二級(jí)指標(biāo)間相互影響，相互依賴。舉例來說，表1中網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知學(xué)習(xí)能力影響網(wǎng)絡(luò)服務(wù)恢復(fù)率和攻擊識(shí)別能力，網(wǎng)絡(luò)連通度和節(jié)點(diǎn)密度又影響網(wǎng)絡(luò)生存壽命和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)時(shí)效性等。本文結(jié)合ANP理論并通過分析評(píng)價(jià)指標(biāo)間的關(guān)系，建立了分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的WSN可生存性指標(biāo)體系A(chǔ)NP評(píng)估模型，如圖2所示。圖2中，雙向箭頭清晰描述了各指標(biāo)之間的相互影響關(guān)系，粗虛線框表示框內(nèi)評(píng)價(jià)指標(biāo)的一級(jí)指標(biāo)相同。

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)集及描述

圖2 可生存性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的ANP模型

3 指標(biāo)體系中指標(biāo)權(quán)重的確定

3.1 求解權(quán)矩陣

如圖2所示的ANP評(píng)估模型中，控制層元素組Ci(其中i=1，2，3，4)中的指標(biāo)元素為Cij(其中j=1，2，…，N)，以元素組Ci為準(zhǔn)則，Ci中元素Cik(k=1，2，…，M)為次準(zhǔn)則，對(duì)多名專家(專家數(shù)量通常大于10)進(jìn)行問卷調(diào)查，專家采用1～9標(biāo)度法給各指標(biāo)間的相對(duì)重要性打分，最后綜合考慮專家們的打分，對(duì)元素組中的元素進(jìn)行兩兩對(duì)比，判斷指標(biāo)間的相對(duì)重要性，構(gòu)造權(quán)矩陣Wij，如果Wij=0則說明元素組Ci和Cj相互獨(dú)立，沒有依賴性。下面以構(gòu)造權(quán)矩陣W31為例說明判斷矩陣的求解過程，通過12位領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)各指標(biāo)之間的相對(duì)重要性進(jìn)行打分即形成問卷調(diào)查表2，表2結(jié)合應(yīng)急通信中WSN的特征解釋了打分的重要依據(jù)。

(1)根據(jù)問卷調(diào)查表中的專家打分情況，以控制層元素組C1中元素為次準(zhǔn)則，和C3中元素C3k(其中k=1，2，3)依次進(jìn)行相對(duì)重要性對(duì)比，構(gòu)建判斷矩陣，分別如表3和表4所示。表中，CR稱為隨機(jī)性一致比率，當(dāng)CR＜0.10時(shí)認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性，否則需要調(diào)整判斷矩陣。

表3 以C11為次準(zhǔn)則的判斷矩陣

表2 專家問卷調(diào)查表

表4 以C12為次準(zhǔn)則的判斷矩陣

(2)計(jì)算判斷矩陣的最大特征值及其對(duì)應(yīng)的特征向量，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，其中一致性檢驗(yàn)的具體步驟可參考文獻(xiàn)［2］;若滿足一致性檢驗(yàn)，則歸一化處理這些特征向量，便可得到對(duì)應(yīng)的權(quán)重向量，權(quán)重的大小反映了該元素對(duì)準(zhǔn)則的影響程度。

(3)將計(jì)算所得的權(quán)重向量依次作為權(quán)矩陣W31的列向量，可得如下權(quán)向量:

3.2 構(gòu)造未加權(quán)超矩陣

按照計(jì)算權(quán)矩陣W31的過程，依次計(jì)算其他所有權(quán)矩陣W12，W13，…，W44，則可構(gòu)造如下未加權(quán)超矩陣W:

未加權(quán)超矩陣由二級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的16個(gè)權(quán)矩陣組成，反映了指標(biāo)間的相互聯(lián)系及相對(duì)重要性。代入數(shù)據(jù)可得如下未加權(quán)超陣，如式(3)所示。

3.3 計(jì)算加權(quán)超矩陣

對(duì)控制層元素Ci進(jìn)行兩兩比較，計(jì)算一級(jí)指標(biāo)的權(quán)矩陣A，按照3.1節(jié)步驟建立判斷矩陣，計(jì)算最大特征值及其對(duì)應(yīng)的特征向量并進(jìn)行歸一化處理，可得如下一級(jí)指標(biāo)權(quán)矩陣:

將權(quán)矩陣和未加權(quán)超矩陣相乘即得到加權(quán)超矩陣:

根據(jù)式(5)代入數(shù)據(jù)可得加權(quán)超矩陣，如式(6)所示。

3.4 計(jì)算極限超矩陣

加權(quán)超矩陣W'中元素W'ij直接反映了各指標(biāo)間的相互影響程度和依賴程度，ANP分析法中引入了極限超矩陣，它將加權(quán)超矩陣反復(fù)自乘直到該矩陣不再變化或者是達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，這樣便間接反映了指標(biāo)體系中各指標(biāo)元素的相互依賴和影響關(guān)系，若加權(quán)超矩陣的極限收斂且唯一，即ˉW'=(W')∞=(W')k存在，則ˉW'的列向量就是所有二級(jí)指標(biāo)相對(duì)應(yīng)的權(quán)重，而極限超矩陣可以由MATLAB軟件編程求解，求得的極限超矩陣如式(7)所示。

該極限超矩陣的列向量為(0.0855，0.1395，0.0592，0.0401，0.0415，0.1105，0.0502，0.0666，0.1008，0.1719，0.1342)，它對(duì)應(yīng)于所有二級(jí)指標(biāo)在整個(gè)指標(biāo)體系中的權(quán)重。同時(shí)，將對(duì)應(yīng)的所有二級(jí)指標(biāo)權(quán)重相加可得到一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重，分別為(0.2250，0.1408，0.2273，0.4069)。

4 指標(biāo)體系分析與驗(yàn)證

4.1 指標(biāo)體系分析

由上節(jié)最終求得的一級(jí)指標(biāo)權(quán)重可知，網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性在指標(biāo)體系中的權(quán)重最大，表明提高網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性是提高應(yīng)急通信中WSN生存性最為關(guān)鍵的因素。應(yīng)急通信中WSN可生存性重點(diǎn)考慮WSN遭受攻擊、發(fā)生故障或者是意外災(zāi)害后如何完成網(wǎng)絡(luò)的基本服務(wù)。因此，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜多變的應(yīng)急通信中網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性的提高可以有效增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的生存能力和服務(wù)性能。情景適應(yīng)能力和認(rèn)知學(xué)習(xí)能力可以在WSN受到攻擊、發(fā)生故障時(shí)利用可用網(wǎng)絡(luò)資源重選路徑、重配置網(wǎng)絡(luò)資源或重組網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可靠完成網(wǎng)絡(luò)的基本服務(wù);調(diào)整演變能力則可在受到攻擊、發(fā)生故障后根據(jù)所獲得的知識(shí)來調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的生存策略，或者通過記憶已發(fā)生的攻擊和故障，采取措施以避免再次遭受同樣的攻擊，由此不斷進(jìn)化網(wǎng)絡(luò)來提高網(wǎng)絡(luò)的生存能力。

服務(wù)生存性和網(wǎng)絡(luò)安全性所占的權(quán)重接近，但服務(wù)生存性的比重稍大一點(diǎn)。應(yīng)急通信中，網(wǎng)絡(luò)安全性和服務(wù)生存性兩者相互制約、相互影響，WSN需在提高服務(wù)生存性的前提下確保監(jiān)測(cè)信息的安全性。具體來講，網(wǎng)絡(luò)壽命的長(zhǎng)短是提高網(wǎng)絡(luò)安全性的重要保障，WSN安全機(jī)制的運(yùn)行需要耗費(fèi)大量能源，服務(wù)生存性和網(wǎng)絡(luò)安全性權(quán)重的差別要根據(jù)具體應(yīng)急通信場(chǎng)合而定。因此，如何綜合考慮并權(quán)衡網(wǎng)絡(luò)安全性和服務(wù)生存性來設(shè)計(jì)高效的協(xié)議和算法仍是學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。

網(wǎng)絡(luò)抗毀性在該指標(biāo)體系中的權(quán)重偏小，這主要是因?yàn)閃SN是無基礎(chǔ)設(shè)施的自組織網(wǎng)絡(luò)，并且傳感節(jié)點(diǎn)分布密集，網(wǎng)絡(luò)抗毀性相對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)要強(qiáng)很多，因此該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中重點(diǎn)考慮WSN自身限制所影響的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

另外，指標(biāo)體系中二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重可以作為增強(qiáng)應(yīng)急通信中WSN可生存性的重要依據(jù)。具體而言，從極限超矩陣可知，二級(jí)指標(biāo)按照權(quán)重從大到小排在前面的指標(biāo)有:認(rèn)知學(xué)習(xí)能力，攻擊識(shí)別能力，調(diào)整演變能力，網(wǎng)絡(luò)生存壽命，情景適應(yīng)能力、抗攻擊能力和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)恢復(fù)率。需要注意的是，網(wǎng)絡(luò)生存壽命影響著其他指標(biāo)，因此，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存壽命是提高WSN可生存性的關(guān)鍵因素，它將間接影響WSN的其他生存性指標(biāo)。

4.2 指標(biāo)體系驗(yàn)證

本節(jié)基于構(gòu)建的指標(biāo)體系對(duì)采用SRPC協(xié)議［11］和RLEACH協(xié)議［12］的WSN生存性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，驗(yàn)證指標(biāo)體系的有效性和可行性。SRPC協(xié)議在權(quán)衡服務(wù)生存性和網(wǎng)絡(luò)安全性的基礎(chǔ)上提高了WSN的數(shù)據(jù)包投遞率，增強(qiáng)了WSN在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中的服務(wù)能力;RLEACH協(xié)議主要通過身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)加密和密鑰會(huì)話等機(jī)制提高網(wǎng)絡(luò)的安全性［11］。考慮到應(yīng)急通信中WSN容易遭受攻擊并且簇頭可能被摧毀，仿真參數(shù)配置如文獻(xiàn)［11］所示，利用仿真軟件OMNeT4.0++分別對(duì)SRPC協(xié)議和RLEACH協(xié)議進(jìn)行仿真可獲得部分評(píng)價(jià)指標(biāo)的仿真值，如表5所示，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)值量化，如表6所示。然后，利用仿真值和指標(biāo)權(quán)重綜合評(píng)價(jià)采用兩種協(xié)議的WSN生存性。表中，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)恢復(fù)率主要描述簇頭遭受攻擊或摧毀后能否及時(shí)提供關(guān)鍵服務(wù)的能力。因此，驗(yàn)證時(shí)選擇采用數(shù)據(jù)包投遞率來衡量;抗攻擊能力和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)恢復(fù)率用惡意節(jié)點(diǎn)數(shù)變化時(shí)得到的平均值來表示。

表5 協(xié)議中部分評(píng)價(jià)指標(biāo)的仿真值

表6 協(xié)議中部分評(píng)價(jià)指標(biāo)的仿真值量化結(jié)果

WSN的可生存性可利用式(8)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，其中Ni表示協(xié)議中部分評(píng)價(jià)指標(biāo)的仿真值量化結(jié)果，Wi表示該指標(biāo)在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的權(quán)重

故根據(jù)式(8)、表6和式(7)可以量化評(píng)估采用兩種協(xié)議時(shí)WSN的可生存性，代入數(shù)據(jù)得到采用SRPC協(xié)議時(shí)網(wǎng)絡(luò)可生存性S=0.263，采用RLEACH協(xié)議時(shí)網(wǎng)絡(luò)可生存性S=0.212。從評(píng)估的數(shù)值結(jié)果可以初步得出如下結(jié)論:SRPC協(xié)議的WSN的生存能力要優(yōu)于RLEACH協(xié)議。究其原因，一方面，SRPC協(xié)議利用簇間多跳和單跳路由相結(jié)合的機(jī)制有效節(jié)約能源，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)壽命;另一方面，SRPC協(xié)議中備用簇頭鏈的啟用也提升了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)恢復(fù)率，綜合考慮了指標(biāo)體系中的多種指標(biāo)的權(quán)衡，更加適合用于在應(yīng)急通信中提供可生存的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

5 小結(jié)

本文考慮了應(yīng)急通信中WSN可生存性評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相關(guān)性以及各層間的反饋關(guān)系，建立了可生存性指標(biāo)體系的網(wǎng)絡(luò)分析法模型，通過計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重制定了可生存性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，可以有效評(píng)價(jià)應(yīng)急通信中WSN的生存能力，同時(shí)為增強(qiáng)應(yīng)急通信中WSN生存能力提供可靠依據(jù)。建立科學(xué)的生存性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是分析評(píng)估WSN可生存性的有效途徑，增強(qiáng)WSN生存能力才是最終目的。因此，今后研究的重點(diǎn)是依據(jù)指標(biāo)體系的分析和評(píng)判結(jié)果，采用針對(duì)性措施來增強(qiáng)WSN在應(yīng)急通信中的生存能力，進(jìn)而提供生存性更強(qiáng)的應(yīng)急通信服務(wù)。

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王海濤(1976－)，男，解放軍理工大學(xué)副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)闊o線自組織網(wǎng)和應(yīng)急通信保障;

朱世才(1989－)，男，解放軍理工大學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)闊o線傳感網(wǎng)絡(luò)，490585649@qq.com。

應(yīng)急通信中基于ANP的WSN可生存性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究*

王海濤1*，朱世才2，陳暉1，吳連才2，陳磊2
(1.解放軍理工大學(xué)訓(xùn)練部，南京210007;2.解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院，南京210007)

建立科學(xué)合理的可生存性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，可以有效評(píng)價(jià)和驗(yàn)證應(yīng)急通信中無線傳感網(wǎng)(WSN)的可生存性，進(jìn)而采取必要措施增強(qiáng)其生存能力。首先，篩選出應(yīng)急通信中無線傳感網(wǎng)的可生存性評(píng)價(jià)指標(biāo)集，并建立基于網(wǎng)絡(luò)分析法(ANP)的評(píng)價(jià)模型框架。然后，通過網(wǎng)絡(luò)分析法(ANP)確定相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重并構(gòu)建WSN生存性指標(biāo)體系。最后，利用該指標(biāo)體系對(duì)采用SRPC協(xié)議和RLEACH協(xié)議的WSN可生存性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。分析和驗(yàn)證結(jié)果表明，提出的指標(biāo)體系能夠較為客觀有效地評(píng)價(jià)WSN的可生存性。

應(yīng)急通信;無線傳感網(wǎng);可生存性;指標(biāo)體系;網(wǎng)絡(luò)分析法

TP393

A

1004－1699(2014)04－0557－07

2013－10－31修改日期:2014－02－11

項(xiàng)目來源:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61072043)

10.3969/j.issn.1004－1699.2014.04.024