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1、基于博弈论的无线传感器网络非均匀分簇路由算法推荐到首页 --------------------------------------------------------------------------------□衷柳生程良伦 《计算机应用研究》2009年第05期1/6页123...6 (广东工业大学自动化学院广州510006) 摘要:为了有效解决无线传感器网络路由节能问题,引入了博弈理论思想,提出了一种基于博弈论的无线传感器网络非均匀分簇节能路由算法UCEER。仿真实验结果表明,该算法解决了节点能耗分布不均的难题,体现出了其自适应调整簇首、调节节点负荷、延长网络平
2、均寿命的能力,保证了路径的可靠度。 关键词:无线传感器网络;博弈论;路由;非均匀分簇;节能 中图分类号:TP393文献标志码:A 文章编号:1001-3695(2009)05-1865-03 Unequalclusteringenergyeconomicalroutingalgorithm basedongametheoryforWSN ZHONGLiushengCHENGLianglun (FacaultyofAutomationGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou510006China) Abstrac
3、t:Inordertoefficientlysolvetheproblemofrooting,thispaperintroducedthethinkingofgametheoryandpresentedUCEERalgorithmforwirelesssensornetworks.Simulationresultsshowthattheroutingalgorithmefficientlybalancestheenergyconsumptionofnodesinwirelesssensornetworksprolongsthenetworklifetimeandguarante
4、esthepathreliability. Keywords:wirelesssensornetworks;gametheory;routing;unequalclustering;energyeconomical 0引言 随着传感器技术和通信技术的发展,无线传感器网络技术开始提出,并因其应用的广泛性而得到越来越多的重视。无线传感器网络是由一组传感器节点通过无线介质连接构成的无线网络它采用Adhoc方式配置大量微型的智能传感节点通过节点的协同工作来采集和处理网络覆盖区域中的目标信息[1]。该网络功耗低、成本低、体积小;集数据采集、处理、传输于一体具有自组织特
5、性和高抗毁能力在地理环境监测、灾害预报、医疗保健、工业生产过程监测、恶劣环境监测、军事侦察等方面具有广阔的应用前景[2]。无线传感器网络中传感器节点的能量资源、计算能力和带宽均非常有限,且节点十分密集,设计有效的策略延长网络的生命周期成为无线传感器网络的首要问题。路由协议是网络节点相互通信的基础,无线传感器网络路由协议负责寻找一条传输路径将数据分组从数据源节点通过网络多跳转发至目标节点[3]。设计合理的路由协议对降低及平衡网络中节点的能耗,延长网络的存活时间有着重要意义。 本文引入博弈理论思想,设计了一种非均匀分簇节能路由协议。尽管针对基于博弈论的路由协议已经有了一定的研究
6、,然而大部分路由协议,如文献[4,5]均针对平面型网络而设计;针对无线传感器网络分层型路由的研究中,文献[6]设计了一种动态、能量有效的层次分簇算法,该算法仅考虑了节点能量,并没有同时考虑节点在网络中的分布,具有一定的局限性。 本文所提出的非均匀分簇节能路由算法(unequalclusteringenergyeconomicalrouting,UCEER)在无须任何定位装置或定位算法的前提条件下,综合考虑节点剩余能量、路径的可靠度以及节点在网络中的分布,选出具有较高能量,且簇内传输损耗较小的节点作为簇首,从而延长整个传感器网络的生命周期。 1无线传感器网络
7、动态路由博弈模型 1.1博弈论简介博弈论以决策主体的理性为分析的出发点,研究交互式条件下最优理性决策,即决策主体的偏好能获得最大满足时的策略。如果仅有一个决策主体,即简单的解约束条件下的最优化问题。而在多人参与的博弈中,一个决策主体行为动机还取决于其他决策者的行为。一个博弈的基本要素包括参与者、行动、信息、策略、支付和均衡。其中,信息是参与者在博弈中所掌握的全部知识,参与者的信息会随时间的变化而改变;策略是参与者选择行动的规范,它指导参与者如何行动;支付是博弈中参与者的期望效用;
