基于博弈的移动传感器网络路由算法研究

发布时间：2017-10-29 11:18

  本文关键词：基于博弈的移动传感器网络路由算法研究

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【摘要】：移动传感器网络是一种兼具机会网络拓扑结构和无线传感器网络特点的复合型网络模型,在野生动物追踪、环境质量检测、流行病毒监控以及车载传感系统等领域有广泛的应用。网络拓扑结构间断或部分连接的特点,使得节点需要在不存端到端路径的情况下,将采集到的数据发送到目的节点,因此对网络传输的延时具有一定的容忍性。移动传感器网络节点由于能量或者缓存空间受限制,在接触时会表现一定的“自私性”,对网络性能造成恶劣影响,所以设计适用于移动传感器网络的激励机制是当前路由算法研究的关键问题。首先,本文对课题的研究背景和当前基于博弈的移动传感器网络路由算法的研究现状做详细的介绍,并在对当前基于博弈的移动传感器网络路由算法进行分类的基础上介绍其中的典型算法。接着,在借鉴博弈中“囚徒困境”解决方法的基础上提出一种基于博弈的移动传感器网络低功耗高效率的路由算法——LHERA-BG(Low-power and High Efficient Routing Algorithm Based on Game for Mobile Sensor Networks),对当前基于博弈的移动传感器网络中下一跳的选择只考虑信誉值忽视剩余能量、非自私行为引起信誉值计算不准确、控制信息网络层开销偏大以及发送节点无效能量开销的问题,通过基于信誉矩阵的零开销剩余能量捎带机制、基于剩余能量的数据转发判断机制以及按需单播控制信息的机制进行初步的解决。在一定程度上提高节点能量消耗的有效性、数据发送的成功率以及网络的吞吐量,对网络的性能有较为明显的改善。然后,在考虑博弈中“以物易物”的基础上提出一种基于虚拟货币的移动传感器网络低开销高吞吐量的路由算法——LOHRA-BVC(Low Overhead and High-throughput Routing Algorithm Based on Virtual Currency for Mobile Sensor Networks),对当前移动传感器网络中高投递率节点过早失效的问题,引入基于虚拟货币的数据包购买机制;对传感器节点与汇聚节点相遇时控制信息交互过程中存在冗余信息的情况,提出一种基于副本的数据删除列队请求索引;对多副本网络中节点购买已被Sink节点接收的数据包造成无效的交易,提出一种基于数据删除请求回复的数据接收机制。在一定程度上降低控制信息的冗余性,提高网络中数据信息的有效性,对网络的性能有较为明显的改善。最后,对全文所做的工作进行总结概述,给出基于博弈的移动传感器网络路由算法的下一步研究方向。
【关键词】：移动传感器网络 路由算法 博弈 虚拟货币 激励
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-13
• 缩略语表13-14
• 第1章 绪论14-20
• 1.1 课题背景14-16
• 1.2 国内外研究现状16-17
• 1.3 论文工作和章节安排17-20
• 1.3.1 论文工作17-18
• 1.3.2 章节安排18-20
• 第2章 基于博弈论的移动传感器网络路由算法概述20-33
• 2.1 引言20
• 2.2 移动传感器网络概述20-23
• 2.2.1 移动传感器网络基本概念20-21
• 2.2.2 移动传感器网络消息转发模型21-22
• 2.2.3 移动传感器网络的应用场景22-23
• 2.3 博弈论概述23-25
• 2.3.1 博弈论发展历程23-24
• 2.3.2 基本要素24-25
• 2.4 基于博弈论的移动传感器路由算法综述25-32
• 2.4.1 节点自私行为分析25
• 2.4.2 基于博弈论的移动传感器网络路由算法分类25-26
• 2.4.3 典型算法简介26-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 基于博弈的移动传感器网络低能耗高效率的路由算法33-54
• 3.1 引言33
• 3.2 系统模型与问题描述33-35
• 3.2.1 网络场景33
• 3.2.2 能耗模型33-34
• 3.2.3 问题描述34-35
• 3.3 LHERA-BG算法设计35-44
• 3.3.1 博弈模型及理论分析35-40
• 3.3.2 LHERA-BG算法新机制40-44
• 3.3.3 LHERA-BG算法操作流程44
• 3.4 LHERA-BG算法理论分析44-46
• 3.4.1 性能分析44-45
• 3.4.2 相关复杂度计算45-46
• 3.5 LHERA-BG算法仿真验证46-53
• 3.5.1 仿真模型46-49
• 3.5.2 重要统计量及关键参数49
• 3.5.3 仿真结果及分析49-53
• 3.6 本章小结53-54
• 第4章 基于虚拟货币的移动传感器网络低开销高吞吐量路由算法54-73
• 4.1 引言54
• 4.2 系统模型与问题描述54-56
• 4.2.1 网络场景54-55
• 4.2.2 问题描述55-56
• 4.3 LOHRA-BVC算法设计56-62
• 4.3.1 LOHRA-BVC算法新机制56-59
• 4.3.2 基于虚拟货币的支付方式59-60
• 4.3.3 LOHRA-BVC算法基本操作60-62
• 4.4 LOHRA-BVC算法性能分析62-64
• 4.5 LOHRA-BVC算法仿真验证64-72
• 4.5.1 仿真模型64-67
• 4.5.2 重要统计量及关键参数67
• 4.5.3 仿真结果及分析67-72
• 4.6 本章小结72-73
• 第5章 结束语73-75
• 5.1 工作总结73-74
• 5.2 未来工作74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-81
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1112761