15703.基于博弈理論的異構無線傳感器網(wǎng)絡中拓撲控制算法研究

1、密級桂林電子科技大學碩士學位論文（全日制專業(yè)學位碩士）（全日制專業(yè)學位碩士）題目基于博弈理論的異構無線傳感器網(wǎng)絡中拓撲控制算法研究（英文）ResearchonTopologyControlAlgithmbasedonGameTheyfHeterogeneousWirelessSenswks研究生學號:1208521217研究生姓名:司麗娟指導教師姓名、職務指導教師姓名、職務:李小龍教授申請學位門類:工學學科、專學科、專業(yè)名稱:軟件工程提

2、交論文日期:2015年4月論文答辯日期:2015年6月摘要I摘要無線傳感器網(wǎng)絡（WirelessSenswksWSNs）是由大量傳感器節(jié)點通過無線通信方式組織起來的網(wǎng)絡系統(tǒng)。它具有自組織性，即網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和路由發(fā)現(xiàn)過程由這些帶有無線收發(fā)裝置的傳感器節(jié)點完成，而不通過路由設備。傳感器節(jié)點采用能量有限的電池供電，被部署在人員不可達區(qū)域中的節(jié)點，不可能對其進行能量補充，因此節(jié)點的能量是網(wǎng)絡中的關鍵、寶貴的資源。降低節(jié)點能量消耗以延長整個網(wǎng)絡

3、的生命周期是無線傳感器網(wǎng)絡中的關鍵問題。拓撲控制提供了一種高效利用網(wǎng)絡能耗的措施，能夠延長網(wǎng)絡生命周期、降低通信干擾的影響、優(yōu)化網(wǎng)絡結構以提高網(wǎng)絡的整體性能?，F(xiàn)有的拓撲控制算法大多基于同構的網(wǎng)絡結構，而實際情況下，無線傳感器網(wǎng)絡通常由各種各樣、功能各異的節(jié)點組成，稱這樣的網(wǎng)絡為異構傳感器網(wǎng)絡。因此研究應用在異構無線傳感器網(wǎng)絡中的拓撲控制算法具有深遠的實際意義。本文首先概述了無線傳感器網(wǎng)絡的基本結構、特點及異構性，介紹了無線傳感器網(wǎng)絡中的

4、關鍵技術及應用。然后研究和分析了現(xiàn)有的典型拓撲控制機制，著重闡述了應用在異構傳感器網(wǎng)絡中的拓撲控制。網(wǎng)絡中的節(jié)點在參與構建網(wǎng)絡拓撲的時候，會消耗自己的有限能量。基于異構傳感器網(wǎng)絡中節(jié)點通信行為的特點，即節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時為了節(jié)約能耗表現(xiàn)出自私行為，減少甚至拒絕為鄰居節(jié)點提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務，此時導致網(wǎng)絡通信能力下降甚至網(wǎng)絡癱瘓。本文考慮了節(jié)點發(fā)射功率和剩余能量對傳感器網(wǎng)絡拓撲的影響，提出一種基于博弈理論的異構無線傳感器網(wǎng)絡拓撲控制算法(GTTC

5、A)，設計了一個與節(jié)點的發(fā)射功率以及剩余能量還有節(jié)點參與度(節(jié)點參與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務的概率)有關的收益函數(shù)。網(wǎng)絡節(jié)點之間不斷的博弈，適時調(diào)整發(fā)射功率，選擇使收益函數(shù)最大化的策略構建與鄰節(jié)點之間的最優(yōu)路徑。經(jīng)理論分析，一段時間之后，該收益函數(shù)能夠收斂于一個穩(wěn)定的狀態(tài)，即達到納什均衡狀態(tài)。通過仿真實驗，與現(xiàn)有的算法相比較，本文的算法能夠合理調(diào)節(jié)節(jié)點的發(fā)射功率，均衡網(wǎng)絡能耗，并且也一定程度上延長了網(wǎng)絡生命周期。關鍵詞：異構無線傳感器網(wǎng)絡；拓撲控制