一种执行器节点执行能力的计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无线网络技术领域，具体设及一种执行器节点执行能力的计算方法。
【背景技术】
[0002] 无线传感器执行器网络（wirelesssensorandactornetworks,WSANs)是近 年来发展起来的一种新型、无基础设施、自组织的无线网络。它衍生于无线传感器网络 (wirelesssensornetworks,WS化），由众多的传感器（sensor)和执行器（actor)组成，通 过无线自组网方式，完成分布式感测任务和执行任务。
[0003] WSAN的一个重要研究方向就是节能，网络拓扑控制对无线自组网络性能影响 显著，良好的拓扑结构能够提高路由协议和MC协议的效率从而减少网络能源的消耗。 CN201010613751介绍了一种新型的无线传感器执行器网络分簇方法，使用了加权维诺图的 方法，但没有给出执行器节点执行能力的定量计算方法，所W还有进一步提升的空间。
【发明内容】
[0004] 本发明为解决上述问题，提供了一种执行器节点执行能力的定量计算方法。包括 W下步骤： 阳0化]步骤100,确定无线传感器执行器网络类型W及执行器节点的类型，如果网络为面 向能量型且节点类型为固定节点，那么转入步骤200 ; 阳006] 步骤200,确定计算执行器节点执行能力所需的执行器节点参数；
[0007] 步骤300,对执行器节点参数进行归一化；
[0008] 步骤400,确定各类执行器节点参数在计算中所占权重；
[0009] 步骤500,根据网络类型、节点类型、各类参数归一化后的值、权重，计算执行器节 点的执行能力。
[0010] 进一步的，所述的无线传感器执行器网络类型包括但不仅限于面向能量型、面向 时延型、面向可靠性型。。
[0011] 进一步的，所述的执行器节点类型包括但不仅限于固定执行器节点和移动执行器 节点。
[0012] 进一步的，所述执行器节点的参数包括并不仅限于执行器节点能量、执行器节点 缓冲区容量、执行器节点带宽、执行器节点操作时延、执行器节点每次操作消耗能量、执行 器节点通信距离、执行器节点信号强度。
[0013] 本发明利用网络类型、节点类型、各类参数归一化后的值、权重，计算执行器节点 的执行能力，能够定量的评价执行器节点能力大小，为网络拓扑构造提供了基础，并且能够 提高网络效率。
【具体实施方式】
[0014] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术 方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0015] 本实施中提供了一种执行器节点执行能力的定量计算方法。包括W下步骤：
[0016] 步骤100,确定无线传感器执行器网络类型W及执行器节点的类型，如果网络为面 向能量型且节点类型为固定节点，那么转入步骤200 ;
[0017] 具体的，无线传感器执行器网络类型是由无线传感器执行器网络所使用的网络协 议决定的，在无线传感器执行器网络初始化阶段，首先获取协议名称，与无线传感器执行器 网络协议数据库进行比对，确定无线传感器执行器网络的类型。如果无线传感器执行器网 络协议不在已知的数据库中，那么采用W下的方法来确定无线传感器执行器网络的类型：
[0018] 记执行器节点执行一次操作所需能量为Ex,总能量为E，完成一次操作的时延限制 (即执行器节点应在规定时间能完成操作）为Te(单位秒），执行器节点有n个邻居节点， 与邻居节点传输可靠率的集合为出1，Rz...R。}，使用W下公式计算无线传感器执行器网络 的类型参数P:
[0020] 如果PG化0. 3)，那么确定无线传感器执行器网络为面向能量型网络。 阳021] 步骤200,确定计算执行器节点执行能力所需的执行器节点参数；
[0022] 如果无线传感器执行器网络为面向能量型网络，那么选择执行器节点剩余能量 Ek、一次操作所需能量己、一次通信所需能量Ey、一次操作所需时间L、执行器节点总能量E、 执行器节点控制范围S、执行器节点缓冲区大小L中的全部或者部分作为计算执行能力所 需要的参数。
[0023] 步骤300,对执行器节点参数进行归一化；
[0024] 如果执行器节点制造工艺相同，即都为同厂家生产的同样节点，那么所述的执行 器节点剩余能量而、一次操作所需时间L、执行器节点总能量E、执行器节点控制范围S、执 行器节点缓冲区大小L都置为1 ;一次操作所需能量己、一次通信所需能量Ey的归一化方法 为：
为归一化后取值。
[00%] 如果执行器节点制造工艺不同，即为不同厂家生产的不同节点或同厂家生产的不 同类型节点，那么依照W下方法对各参数进行归一化：
[0027] 执行器节点剩余能量Ek的归一化方法为：
[0029] 其中Eki为第i个执行器节点的剩余能量，E1为第i个执行器节点的总能量，EKi' 为Eki归一化后取值，n为网络中执行器节点个数，E1为第i个执行器节点的总能量；
[0030] 一次操作所需能量Ex的归一化方法为：
阳0巧其中Eu为第i个执行器节点的一次操作所需能量，E 为Exi归一化后取值；
[0033] 一次通信所需能量Ey的归一化方法为：
[00对其中Eyl为第i个执行器节点的一次操作所需能量，E yi'为Eyl归一化后取值；
[0036] 执行器节点总能量E的归一化方法为：
[0037]
[003引其中Ei'为Ei归一化后取值，Em。为所有节点中节点总能量的最大值，「1表示向 上取整；
[0039] 一次操作所需时间Tx的归一化方法为：
[0041] 其中T"为第i个执行器节点的一次操作所需时间，T"'为归一化后取值，Lm。、、 Lmm分别为一次操作所需时间Ty的最大值和最小值；
[0042] 执行器节点控制范围S的归一化方法为：
W44] 其中Si为第i个执行器节点的控制范围，S1'为归一化后取值，Smg,、Smi。分别为执 行器节点控制范围的最大值和最小值；
[0045] 执行器节点缓冲区大小L归一化方法为：
[0047] 其中Li为第i个执行器节点的缓冲区大小，L1'为归一化后取值，Lmg,、Lmi。分别为 执行器节点缓冲区大小的最大值和最小值；
[0048] 步骤400,确定各类执行器节点参数在计算中所占权重；
[0049] 如果选用的执行器节点参数为m个，不作特别指定的情况下，各参数的权重为
[0050] 如果选用的执行器节点参数为m个，并且可W确定各个参数的重要程度，那么按 照重要程度从低到高的顺序，可W依次指定参数权重为
阳051] 如果选用的执行器节点参数恰巧为执行器节点剩余能量Ek、一次操作所需能量 己、一次通信所需能量Ey、一次操作所需时间L、执行器节点总能量E、执行器节点控制范围 s、执行器节点缓冲区大小L而且不能确定各个参数的重要程度，那么可W按照执行器节点 剩余能量Ek权重0. 3、一次操作所需能量E,权重0. 1、一次通信所需能量Ey权重0. 1，一次 操作所需时间Tx权重0. 1、执行器节点总能量E权重0. 2、执行器节点控制范围S权重0. 1、 执行器节点缓冲区大小L权重0. 1来分配参数权重。
[0052] 步骤500,根据网络类型、节点类型、各类参数归一化后的值、权重，计算执行器节 点的执行能力。
[0053] 具体的，如果选用的执行器节点参数为m个，不作特别指定的情况下，使用下面的 公式来计算执行器节点的执行能力Am。：
阳0对其中Xi、X2. . .Xm为选用的第1到m个参数。
[0056] 如果选用的执行器节点参数为m个，并且可W确定各个参数的重要程度，使用下 面的公式来计算执行器节点的执行能力Am。：
[005引其中Xi'、X2' ...Xm'为选用的依照重要性从低到高排列的第1到m个参数。
[0059] 如果选用的执行器节点参数恰巧为执行器节点剩余能量向、一次操作所需能量 Ey、一次通信所需能量Ey、一次操作所需时间L、执行器节点总能量E、执行器节点控制范围 S、执行器节点缓冲区大小L而且不能确定各个参数的重要程度，使用下面的公式来计算执 行器节点的执行能力Am6:
[0060] Aexe=O. 3Er< +0.lEx< +0.IE/ +0.IlV+0.沈'+0.IS' +0.IL'
[0061] 本实施例根据网络类型、节点类型、各类参数归一化后的值、权重，计算执行器节 点的执行能力，能够适用于不同的应用背景，方便快速的计算执行器节点的执行能力，提高 了网络效率。
[0062] 最后应说明的是：W上实施例仅用W说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然 可W对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而运些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。
【主权项】
1. 一种执行器节点执行能力的计算方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤100,确定无线传感器执行器网络类型以及执行器节点的类型，如果网络为面向能 量型且节点类型为固定节点，那么转入步骤200 ; 具体的，无线传感器执行器网络类型是由无线传感器执行器网络所使用的网络协议决 定的，在无线传感器执行器网络初始化阶段，首先获取协议名称，与无线传感器执行器网络 协议数据库进行比对，确定无线传感器执行器网络的类型。如果无线传感器执行器网络协 议不在已知的数据库中，那么采用以下的方法来确定无线传感器执行器网络的类型： 记执行器节点执行一次操作所需能量为Ex，总能量为E，完成一次操作的时延限制（即 执行器节点应在规定时间能完成操作）为Tb (单位秒），执行器节点有η个邻居节点，与邻 居节点传输可靠率的集合为（R1,R2...RJ，使用以下公式计算无线传感器执行器网络的类 型参数P:如果Pe(〇, 〇. 3)，那么确定无线传感器执行器网络为面向能量型网络； 步骤200,确定计算执行器节点执行能力所需的执行器节点参数； 步骤300,对执行器节点参数进行归一化； 步骤400,确定各类执行器节点参数在计算中所占权重； 步骤500,根据网络类型、节点类型、各类参数归一化后的值、权重，计算执行器节点的 执行能力。
【专利摘要】一种执行器节点执行能力的定量计算方法。包括以下步骤：步骤100，确定无线传感器执行器网络类型以及执行器节点的类型，如果网络为面向能量型且节点类型为固定节点，那么转入步骤200；步骤200，确定计算执行器节点执行能力所需的执行器节点参数；步骤300，对执行器节点参数进行归一化；步骤400，确定各类执行器节点参数在计算中所占权重；步骤500，根据网络类型、节点类型、各类参数归一化后的值、权重，计算执行器节点的执行能力。
【IPC分类】H04W40/24, H04W84/18
【公开号】CN105392176
【申请号】CN201510673459
【发明人】许海霞, 马仁荣, 王国强, 宿波, 张秀浩, 田敏, 姜艺, 张国, 崔克东, 赵朋昌
【申请人】国家电网公司, 国网山东省电力公司泰安供电公司, 国网山东宁阳县供电公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年10月16日