构建仿蛛网结构的农田无线传感器网络抗毁性量化指标体系

农田无线传感器网络节点众多，具有多对一的通信特征，恶劣的部署环境易引起网络组件故障，致使拓扑结构遭到破坏，路由动态重构，导致难以有效完成环境监测任务。开展农田无线传感器网络拓扑结构的抗毁性量化研究，对提高网络适应性和生存能力具有重要参考价值。

为解决人工蛛网模型抗毁性量化指标缺失的问题，针对人工蛛网模型中心对称性、分层分簇、链路冗余等特点，利用节点、链路的使用频次与重要性程度呈现显著正相关关系，建立人工蛛网模型抗毁性量化指标体系，描述网络组件失效前后系统抗毁性能的动态演化，总结节点、链路的耦合、级联失效规律，用于指导仿蛛网农田无线传感器网络部署策略和分层路由协议的建立。

研究表明，该文所提指标可以有效量化网络模型中不同组件失效时对网络抗毁性能的影响，获得不同组件失效影响量化分布规律，能够精细刻画层间节点、链路存在的耦合关系和级联扩散特征。通过指标评价体系分析得出全网任意组件重要度，组件重要性排布具有内层>外层、同层节点>同层弦链>同层辐链的规律，可为仿蛛网农田无线传感器网络的构建提供理论基础。

仿真试验表明该指标体系可有效量化评价不同规模的人工蛛网模型的抗毁性，测评各网络组件的抗毁性权重占比，其中，节点、弦链、辐链分别占50.00%、39.44%、10.56%，同时与传统抗毁性量化指标相比，该文提出的指标具有独特的优势。

田间试验表明，节点失效会导致相邻外层节点丢包率、延迟时间、跳数增加，与理论仿真结果相近似，相较于其他田间网络部署方案，仿蛛网部署在节约能耗和数据可靠传输方面具有更大优势，该文开展的仿蛛网农田无线传感器网络抗毁性量化研究，可为农田无线传感器网络部署、组网提供高抗毁性的解决方案。