基于博弈论的无线传感器网络信道分配算法研究

发布时间：2017-09-19 16:33

  本文关键词：基于博弈论的无线传感器网络信道分配算法研究

  更多相关文章： 无线传感器网络 信道分配 博弈论 网络生命期 抗毁性

【摘要】：无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是物联网广泛应用的重要组成部分,其自组织性和容错能力使它非常适用于特殊环境中。随着WSN的广泛应用,频谱(信道)资源日益短缺。若缺乏对信道的合理分配,节点间存在较大通信干扰,导致数据传输失败进而影响WSN的期望性能。同时通信干扰使节点的重传能耗增加,令节点过早失效,导致网络生命期降低。并且,节点失效将可能引发网络级联失效,严重影响WSN的应用性能。因此,对于电池能源有限的WSN,研究信道分配算法以减少节点通信干扰、延长网络生命期、提高网络抗毁性具有一定理论和实际意义。本课题基于博弈论展开对WSN的信道分配算法研究,具体研究工作如下。(1)阐述WSN的组成结构以及基于博弈论的无线传感器网络信道分配算法研究的背景及意义。分析该课题的国内外研究现状,对现有算法进行归纳总结,并提出现有算法存在的问题,为WSN信道分配算法的研究提供理论依据。(2)针对WSN节点因干扰过大而提前失效、网络生命期缩短的问题,本文充分利用节点负载与剩余能量构建节点的生命期模型,并基于最佳回应策略设计出一种优化网络生命期的抗干扰信道分配算法(CAGLO)。该算法利用顺势博弈将路径增益、交叉干扰和节点生命期等性能参数融入到效益函数中,通过最大化效益函数,实现干扰小、能耗低且均衡的信道选择,有效延长网络生命期。(3)针对WSN节点由于频谱资源日益短缺和实际应用环境恶劣而造成网络干扰严重、节点能耗增大、网络抗毁性差的问题,本文提出一种面向抗毁性的网络生命期优化改进博弈算法(CAIAD)。该算法通过节点的综合失效概率及级联失效系数度量各节点的抗毁性,进而利用势场博弈,并基于最佳回应策略选择信道,实现降低网络干扰和节点综合失效概率,抑制网络级联失效现象的发生,提高网络抗毁性。
【关键词】：无线传感器网络 信道分配 博弈论 网络生命期 抗毁性
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 无线传感器网络概述10-11
• 1.2 课题研究背景及意义11-12
• 1.3 课题研究现状分析12-18
• 1.4 主要内容及组织结构安排18-20
• 第2章 基于博弈论的WSN生命期优化的信道分配模型20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 生命期模型研究20-24
• 2.2.1 生命期问题分析21-23
• 2.2.2 生命期模型建立23-24
• 2.3 基于博弈论的WSN生命期优化的信道分配博弈模型CABG24-31
• 2.3.1 CABG博弈模型建立24-27
• 2.3.2 CABG博弈模型分析27-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 基于CABG模型的WSN信道分配博弈算法32-42
• 3.1 引言32
• 3.2 基于CABG模型的信道分配博弈算法CAGLO32-35
• 3.2.1 CAGLO博弈算法设计33-34
• 3.2.2 CAGLO博弈算法性能分析34-35
• 3.3 仿真验证35-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第4章 面向抗毁性的WSN生命期优化改进模型42-54
• 4.1 引言42
• 4.2 抗毁性评价模型42-48
• 4.2.1 抗毁性问题分析43-44
• 4.2.2 抗毁性评价模型建立44-48
• 4.3 面向抗毁性的WSN生命期优化改进博弈模型CAMBG48-53
• 4.3.1 CAMBG博弈模型建立48-50
• 4.3.2 CAMBG博弈模型分析50-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 基于CAMBG模型的WSN信道分配博弈算法54-68
• 5.1 引言54
• 5.2 基于CAMBG模型的信道分配博弈算法CAIAD54-58
• 5.2.1 CAIAD博弈算法设计55-57
• 5.2.2 CAIAD博弈算法性能分析57-58
• 5.3 仿真验证58-67
• 5.4 本章小结67-68
• 结论68-70
• 参考文献70-77
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果77-78
• 致谢78

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