本文關鍵詞：基于博弈論的無線傳感器關鍵節(jié)點分簇算法研究

  更多相關文章： 無線傳感器網(wǎng)絡 關鍵信息節(jié)點 節(jié)點重要性參數(shù) 博弈論

【摘要】：隨著無線傳感器網(wǎng)絡的迅猛發(fā)展,無線傳感器路由技術也在不斷進步。各種新算法不斷提出,這不僅豐富了無線傳感器網(wǎng)絡領域內(nèi)容,也在不斷的嘗試去解決無線傳感器網(wǎng)絡中的重要難題——節(jié)點的能量消耗問題。從最早的洪泛法到之后的分簇路由,他們都試圖用各種方法減少節(jié)點能量的消耗,均衡整個無線網(wǎng)絡的能量負載。它們都對無線傳感網(wǎng)絡的發(fā)展起到了重要的作用。在無線傳感器網(wǎng)絡中,能量的消耗并不是唯一重要的問題,在無線傳感器網(wǎng)絡實際的工作過程中,網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域內(nèi)的信息的判斷也是無線傳感器網(wǎng)絡的工作重點。比如說當網(wǎng)絡區(qū)域內(nèi)的信息有區(qū)域性和隨機性等特點時,信息在某些區(qū)域內(nèi)會比其在其他些區(qū)域發(fā)生變化的可能性更大,節(jié)點在這些區(qū)域內(nèi)接受到的信息的變化頻度更大。無線傳感器網(wǎng)絡的作用就是監(jiān)測信息數(shù)據(jù)的變化,所以在這種情況下節(jié)點的重要性是不同的,接受到信息數(shù)據(jù)變化的節(jié)點的重要性比接受到信息數(shù)據(jù)不變的節(jié)點大,用戶可能會重點關注這些變化的節(jié)點。例如監(jiān)測類的無線傳感器網(wǎng)絡就會有重點關注某些區(qū)域和節(jié)點。而且在網(wǎng)絡區(qū)域中可能會有人為的感興趣的區(qū)域,用戶對某些區(qū)域的信息數(shù)據(jù)重點關注,希望在這些區(qū)域內(nèi)的節(jié)點能盡可能長的進行監(jiān)測任務,這樣這些區(qū)域內(nèi)的節(jié)點的重要性就會比其他區(qū)域的重要性要大。但是一般的無線傳感器網(wǎng)絡路由算法無法判斷一個節(jié)點采集的信息是否重要,也無法判斷某個節(jié)點重要性的大小,他將所有的節(jié)點一視同仁(這也是路由協(xié)議能夠進行能量均衡的前提)。路由算法忽略節(jié)點的重要性問題就會導致在無線傳感器網(wǎng)絡生存末期某些重要區(qū)域內(nèi)的節(jié)點會因算法隨機的死亡,一些重要的信息因節(jié)點死亡而無法被采集。為了解決這一問題,本文提出無線傳感器網(wǎng)絡關鍵信息節(jié)點的概念,以此表示那些采集重要信息的節(jié)點。并且賦予網(wǎng)絡中每個節(jié)點重要性權(quán)值,用來表示該節(jié)點在傳感器網(wǎng)絡傳遞重要信息時的重要程度,并將關鍵信息節(jié)點的重要性權(quán)值設置為較高,用來重點保護節(jié)省其能量消耗。但保護關鍵信息節(jié)點意味著它將很難成為簇首節(jié)點,并且為了節(jié)省其能量消耗,它們與簇首節(jié)點的距離會很近,這必定會打亂原無線傳感器網(wǎng)絡的最優(yōu)拓撲結(jié)構(gòu),造成能量的浪費和個別節(jié)點的快速消亡,所以為了協(xié)調(diào)問題,本文提出了一種新的基于關鍵信息節(jié)點的博弈分簇改進算法,節(jié)點之間通過博弈使它們在能量消耗、信息收益和重要性權(quán)值方面達到均衡,信息收益與關鍵信息節(jié)點成正比關系,它是關鍵信息節(jié)點所接受的突變的信息。這樣選擇最優(yōu)的博弈策略就可以做到在保護關鍵信息節(jié)點的同時盡量的減少網(wǎng)絡能量的消耗。而且,這樣也可以將節(jié)點的信息加入到路由算法的選擇中,使無線傳感器網(wǎng)絡的路由選擇具有靈活性和高效性,具有一定的意義。本文最后通過matlab仿真無線傳感器網(wǎng)絡,通過實驗對比了一般路由算法和改進的博弈分簇算法在無線傳感器網(wǎng)絡中對個別區(qū)域的影響,發(fā)現(xiàn)新方法雖然在無線傳感器網(wǎng)絡整體的能量消耗有所提高,致使個別節(jié)點的生存周期較短,但是它能很好的保存住關鍵信息節(jié)點的能量,使他們比其他節(jié)點的生存周期更長,并且整個網(wǎng)絡的能量消耗與其他算法能量消耗差距不大,具有十分重要的意義。
【關鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡 關鍵信息節(jié)點 節(jié)點重要性參數(shù) 博弈論
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;TN929.5;O225
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 研究背景及研究意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 本文的主要工作和創(chuàng)新11
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排11-13
• 第2章 相關理論知識13-23
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡介紹13-15
• 2.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)13-14
• 2.1.2 無線傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu)14
• 2.1.3 WSNs特征以及路由特征14-15
• 2.2 無線傳感器路由協(xié)議15-19
• 2.2.1 平面路由16-17
• 2.2.2 分簇路由17-19
• 2.3 博弈論及納什均衡19-21
• 2.4 本章小結(jié)21-23
• 第3章 無線傳感器網(wǎng)絡信息區(qū)域23-29
• 3.1 區(qū)域信息特性23-24
• 3.2 關鍵區(qū)域和關鍵信息節(jié)點24-26
• 3.3 信息收益權(quán)重26
• 3.4 關鍵區(qū)域和節(jié)點的意義26
• 3.5 本章小結(jié)26-29
• 第4章 基于博弈論的節(jié)點分簇算法29-39
• 4.1 博弈分簇在WSNs中的應用29-31
• 4.2 基于博弈論的關鍵節(jié)點分簇算法31-36
• 4.2.1 節(jié)點重要性33-35
• 4.2.2 收益和支出35-36
• 4.3 博弈過程36-38
• 4.4 本章小結(jié)38-39
• 第5章 實驗及分析39-45
• 5.1 無線傳感器網(wǎng)絡區(qū)域仿真39
• 5.2 實驗過程39-44
• 5.3 本章小結(jié)44-45
• 第6章 總結(jié)和展望45-47
• 6.1 總結(jié)45
• 6.2 展望45-47
• 參考文獻47-53
• 致謝53-55
• 碩士期間發(fā)表的論文55

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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本文編號：1036415