王 軍

（宿遷高等師范學(xué)校，江蘇 宿遷 223800）

一定數(shù)量以及分布在指定區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了無線傳感器，再以無線的方式形成具有多跳特征的自組織網(wǎng)絡(luò)。觀察者通過采集、感知和處理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息的方式進(jìn)行相關(guān)研究，以便于充分且有效地利用各項(xiàng)資源并作出合理的決策[1]。傳感器網(wǎng)絡(luò)最初主要是應(yīng)用于對固定位置傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有線通信的一項(xiàng)工具，涉及底層硬件技術(shù)、通信技術(shù)與自動(dòng)控制等技術(shù)。隨著技術(shù)發(fā)展，不僅隨機(jī)移動(dòng)的能力得到提升，其應(yīng)用規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)與信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)已經(jīng)被越來越多的領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，因此學(xué)術(shù)界也積累了一些相關(guān)研究成果。研究資料顯示，當(dāng)前對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的研究主要集中在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的通信以及組網(wǎng)機(jī)制、無線路由自適應(yīng)和節(jié)點(diǎn)故障處路等方面[2]。針對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)可信度智能檢測方面的研究還不夠全面，因此有必要深入研究。

1 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)可信度智能檢測研究

1.1 提取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)特征

移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)依托傳感技術(shù)與通信技術(shù)等基礎(chǔ)應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的信息互通，并在一定程度上具有互相連通的實(shí)時(shí)性特征。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的主要任務(wù)包括節(jié)點(diǎn)接收與節(jié)點(diǎn)發(fā)送，也就是說每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都要同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與數(shù)據(jù)發(fā)送的任務(wù)，并且還要滿足動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)降低網(wǎng)絡(luò)開銷的需求[3]。需要網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠不斷提高對網(wǎng)絡(luò)連通鏈路的適應(yīng)能力，保證在動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中依然具有相應(yīng)的搜索能力。尤其是面對網(wǎng)絡(luò)資源有限的情況，整體的網(wǎng)絡(luò)需要對各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃，確保數(shù)據(jù)包的接收與傳輸路徑的安全。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)還需要具有較強(qiáng)的篩選能力，確保在大量的網(wǎng)絡(luò)鏈路中能夠找到能耗最小的路徑，從而實(shí)現(xiàn)降低網(wǎng)絡(luò)開銷的目的[4]。由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)目尚哦纫筝^高，以及容易受到網(wǎng)絡(luò)硬件質(zhì)量的影響，因此，大部分節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)資源也是有限的。一部分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)方式并不是十分規(guī)律而是隨機(jī)移動(dòng)，導(dǎo)致連通鏈路在單位時(shí)間內(nèi)不斷發(fā)生變化，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能耗變高的問題。網(wǎng)絡(luò)資源的限制與網(wǎng)絡(luò)能耗過大都對數(shù)據(jù)可信度有影響[5]。一旦網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)負(fù)重過大而導(dǎo)致整體網(wǎng)絡(luò)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，則會對傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸造成嚴(yán)重影響。除此之外，網(wǎng)絡(luò)鏈路的變化還會引起網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)變化，因此需要規(guī)劃好網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的接收與發(fā)送路徑，完成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的特征提取，確保數(shù)據(jù)的可信度。

1.2 度量數(shù)據(jù)可信度

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)可信度的量化標(biāo)準(zhǔn)主要是通過主觀和客觀兩個(gè)角度，其中，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的剩余能量、鏈路質(zhì)量以及丟包率和延時(shí)都是數(shù)據(jù)可信度的影響因素[6]。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的放置地域以及成本等原因，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自身能夠儲存的電量有限，因此網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的剩余能量是節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)可信度需要首要考慮的影響因素[7]。鏈路質(zhì)量是衡量相鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的重要標(biāo)準(zhǔn)，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最終任務(wù)就是數(shù)據(jù)傳輸。由于鏈路質(zhì)量具有較強(qiáng)的多變性，需要對其鏈路信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。網(wǎng)絡(luò)延時(shí)主要是指一個(gè)節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)侥硞€(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)所需要的時(shí)間。因?yàn)閭鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)之間的節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多且規(guī)模較大，所以經(jīng)常會造成通信信道擁堵，延時(shí)現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生[8]。當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)在尋找相鄰節(jié)點(diǎn)的過程中，該節(jié)點(diǎn)在傳送數(shù)據(jù)包時(shí)都會向周圍的多個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置相應(yīng)的計(jì)時(shí)器，并對該計(jì)時(shí)器進(jìn)行最大閾值劃分。一旦出現(xiàn)超出最大閾值還沒收到相鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包的情況就放棄計(jì)時(shí)，將該節(jié)點(diǎn)的延時(shí)視為最大值；如果計(jì)時(shí)器在最大閾值范圍內(nèi)收到了相鄰節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，就將計(jì)時(shí)器時(shí)間的作為相鄰節(jié)點(diǎn)的延時(shí)。其表達(dá)公式為：

其中，Pr表示該節(jié)點(diǎn)的延時(shí)，PA表示數(shù)據(jù)信息返回計(jì)時(shí)器的時(shí)間。由于極端天氣以及網(wǎng)絡(luò)擁堵情況都可能會造成數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象，因此數(shù)據(jù)丟失率也是影響數(shù)據(jù)可信度的重要因素。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，都需要通過丟包計(jì)數(shù)器進(jìn)行丟包率的統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)丟包數(shù)值越大則丟包情況越嚴(yán)重。每一輪數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，都要將計(jì)數(shù)器清零，直到全部節(jié)點(diǎn)都消失。丟包率的計(jì)算表達(dá)公式為：

其中，R表示該節(jié)點(diǎn)的丟包率，MB表示當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的丟包次數(shù)，MS表示當(dāng)前節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包的總次數(shù)。根據(jù)公式（1）與公式（2），節(jié)點(diǎn)X與其相鄰節(jié)點(diǎn)Y的可信度表達(dá)公式為：

其中，Q表示可信度，S表示當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的剩余能量，M表示傳感器節(jié)點(diǎn)X到Y(jié)之間的鏈路質(zhì)量，B表示X到Y(jié)節(jié)點(diǎn)的延時(shí)，T表示X到Y(jié)節(jié)點(diǎn)的丟包率。并且B、X為有向值、無正負(fù)之分；S、M為無向值，通過參數(shù)剩余能量α、鏈路質(zhì)量β、延時(shí)γ、丟包率λ的參數(shù)值均在0~1之間。完成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的可信度度量。

1.3 構(gòu)建智能檢測方法

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)描述與數(shù)據(jù)可信度的度量，進(jìn)行智能檢測方法構(gòu)建。節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)可信度是構(gòu)建智能檢測方法的關(guān)鍵，通過相應(yīng)的鏈路連通度、網(wǎng)絡(luò)消耗信息以及丟包次數(shù)疊加來實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)定位以及數(shù)據(jù)可信度智能檢測。相應(yīng)的錨節(jié)點(diǎn)，將含有自身坐標(biāo)信息以及初始值為0的數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳送，并保證網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在通信范圍內(nèi)。由于存儲空間有限，通常情況下，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)只保留最小規(guī)模的數(shù)據(jù)包，其余的數(shù)據(jù)包被自動(dòng)丟棄。設(shè)定KN={kn1，...kni，...knmax}表示候選的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包集合為J={J1，J2，...，Jn}，則網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在時(shí)間上可信度NUti的表達(dá)公式為：

其中，pe表示節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)屬性的權(quán)重，（Je（kni））表示節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)丟包次數(shù)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)X與節(jié)點(diǎn)Y顯示出被度量的可信度較高時(shí)，如果計(jì)算得出的綜合可信度超過了最大閾值，那么節(jié)點(diǎn)X、Y之間就形成了一條對應(yīng)的鏈路，且該鏈路的權(quán)重值與兩個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的綜合傳輸次數(shù)有關(guān)。將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的歷史信任度與當(dāng)前信任度數(shù)值的數(shù)值關(guān)系作為智能檢測方法構(gòu)建的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。表達(dá)公式為：

其中，Gf表示節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的歷史信任度與當(dāng)前信任度的差值，Xn與Ym表示兩個(gè)度量節(jié)點(diǎn)的不確定度。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的特征越明顯，其數(shù)據(jù)檢測智能程度就越高，完成智能檢測方法構(gòu)建。

2 實(shí)驗(yàn)分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為了測試此次設(shè)計(jì)的智能檢測方法，選取3種傳統(tǒng)智能檢測方法進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境如表1：

表1 實(shí)驗(yàn)平臺參數(shù)

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)參數(shù)，分別對3種傳統(tǒng)檢測方法與文中檢測方法進(jìn)行準(zhǔn)確度測試，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2。

表2 4種檢測方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，文中智能檢測方法比其他3種傳統(tǒng)檢測方法的準(zhǔn)確度均高出5.6342%~12.3705%不等，證明文中智能檢測方法更加有效。

3 結(jié)束語

本文通過對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)智能檢測進(jìn)行相關(guān)研究，構(gòu)建出一種新的智能檢測方法，在一定程度上推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域的發(fā)展。同時(shí)，為學(xué)術(shù)界開展相關(guān)研究奠定了理論基礎(chǔ)和實(shí)踐基礎(chǔ)。由于研究條件有限，文章對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的類型劃分還不夠明確，未來將不斷完善。