摘要：无线传感器网络是一种能量受限型网络，有效利用能量，增强网络的存活力是无线传感器网络设计的主要目标之一。提出了无线传感器网络等耗能层、节点死亡层、节点死亡系数、网络存活力、耗能场等新概念，阐述了有关多接收站接入、有线无线网络相结合的无线传感器网络存活力增强方面的研究。

关键词： 节点死亡系数；等耗能层；节点死亡层；传感器网络存活力；接收站

中图分类号：TP393.17  文献标识码：A 

一、引言

无线传感器网络(以下简称传感器网络)由大量集成了传感器、处理器、无线通信模块的节点，以Ad Hoc模式构成。网络中节点协作进行数据收集，融合，传递。作为分布式自治系统，传感器网络具有高度灵活性，强鲁棒性及高智能度等优点，可被广泛应用与国防军事、国土安全、生态保护，环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐抗灾等领域。在传感器网络中，传感器节点是体积微小的嵌入式设备，采用能量有限的电池供电，它的计算能力和通信能力十分有限，以往通过设计能量高效的MAC协议、路由协议、应用层协议，以及优秀的网络拓扑控制机构来延长整个网络的生存时间，然而，当网络中接收站附近节点耗死，及当网络中坏死节点增多，坏死节点成片时，即使其它节点能量充足，网络仍然会因为通信不畅而死亡。针对传感器网络在这两方面的致命弱点，本文阐述了有关多接收站接入、有线无线网络相结合的传感器网络存活力增强方面的研究，并建立了模型，增强了传感器网络的存活力。

二、引入新概念

假设传感器网络每节点信息量均匀、网络内部信息流均匀、节点间以最低功率发送、信息传送路径最佳为理想状况，在此条件下分析传感器网络的存活力。

定义以下概念：

（1）传感器网络多采用多跳中继通信，沿途的中间节点不仅要发送自己的信息，还要转发其它节点的信息，多个测量点的信息以这种方式发送到接收站，越靠近接收站，节点承担的流量就越大；通信时间越长，能耗也越大。各节点的能量消耗按层分布，距离接收站节点等距离处（电气距离非物理距离）耗能相等，称为等耗能层。

（2）传感器网络中，由于等耗能层的存在，通信过程中会产生靠近接收站的内层先死亡，接着次内层变为内层，依次变化的现象。这种现象称为传感器节点的按层死亡，变化层称为节点死亡层。

（3）传感器网络中，等耗能层上节点死亡的几率是相等的，越靠近接收站，节点死亡几率越大，节点的死亡几率按层分布，这种描述节点死亡几率的量称为节点死亡系数，用ri表示：

其中：n—传感器网络节点数目；m—接收站数目和传感器节点密度的函数，m=m(a)，当一个接收站时，m＝1，两个接收站时，1≤m≤2，n个接收站时，n-1≤m≤n；i—传递信息的层，且第i层以最小功率向i-1层传递信息；r—层上节点数；bi—节点连续工作频率系数，相同性能传感器节点，连续工作频率越大，bi越大。若相同性能传感器节点，连续工作频率对节点寿命不影响，则bi＝1。理想状况取bi＝1。

（4）传感器网络存活力是指传感器网络从建立，经过“拯救”到最终死亡，网络存在的能力，用p来表示，当与接收站直接通信层节点死亡，网络也死亡，则作如下定义：  =（2）

其中，j—与接收站直接通信层。