基于博弈論的無線傳感器關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分簇算法研究.pdf

1、隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，無線傳感器路由技術(shù)也在不斷進(jìn)步。各種新算法不斷提出，這不僅豐富了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域內(nèi)容，也在不斷的嘗試去解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的重要難題——節(jié)點(diǎn)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(diǎn)能量的消耗，均衡整個無線網(wǎng)絡(luò)的能量負(fù)載。它們都對無線傳感網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展起到了重要的作用。
　　在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(luò)實(shí)際的工作過程中，網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)

2、域內(nèi)的信息的判斷也是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作重點(diǎn)。比如說當(dāng)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)的信息有區(qū)域性和隨機(jī)性等特點(diǎn)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(diǎn)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(luò)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(diǎn)的重要性是不同的，接受到信息數(shù)據(jù)變化的節(jié)點(diǎn)的重要性比接受到信息數(shù)據(jù)不變的節(jié)點(diǎn)大，用戶可能會重點(diǎn)關(guān)注這些變化的節(jié)點(diǎn)。例如監(jiān)測類的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就會有重點(diǎn)關(guān)注某些區(qū)域和節(jié)點(diǎn)。而且在網(wǎng)絡(luò)

3、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(diǎn)關(guān)注，希望在這些區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)能盡可能長的進(jìn)行監(jiān)測任務(wù)，這樣這些區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)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(luò)路由算法無法判斷一個節(jié)點(diǎn)采集的信息是否重要，也無法判斷某個節(jié)點(diǎn)重要性的大小，他將所有的節(jié)點(diǎn)一視同仁（這也是路由協(xié)議能夠進(jìn)行能量均衡的前提）。路由算法忽略節(jié)點(diǎn)的重要性問題就會導(dǎo)致在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)生存末期某些重要區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)會因算法隨機(jī)

4、的死亡，一些重要的信息因節(jié)點(diǎn)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(luò)關(guān)鍵信息節(jié)點(diǎn)的概念，以此表示那些采集重要信息的節(jié)點(diǎn)。并且賦予網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點(diǎn)重要性權(quán)值，用來表示該節(jié)點(diǎn)在傳感器網(wǎng)絡(luò)傳遞重要信息時的重要程度，并將關(guān)鍵信息節(jié)點(diǎn)的重要性權(quán)值設(shè)置為較高，用來重點(diǎn)保護(hù)節(jié)省其能量消耗。但保護(hù)關(guān)鍵信息節(jié)點(diǎn)意味著它將很難成為簇首節(jié)點(diǎn)，并且為了節(jié)省其能量消耗，它們與簇首節(jié)點(diǎn)的距離會很近，這必定會打亂原無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，造成能

5、量的浪費(fèi)和個別節(jié)點(diǎn)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(guān)鍵信息節(jié)點(diǎn)的博弈分簇改進(jìn)算法，節(jié)點(diǎn)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(dá)到均衡，信息收益與關(guān)鍵信息節(jié)點(diǎn)成正比關(guān)系，它是關(guān)鍵信息節(jié)點(diǎn)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(hù)關(guān)鍵信息節(jié)點(diǎn)的同時盡量的減少網(wǎng)絡(luò)能量的消耗。而且，這樣也可以將節(jié)點(diǎn)的信息加入到路由算法的選擇中，使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由選擇具有靈活性和高效性，具有一定的意義。本文