基于马尔可夫博弈的无线传感器网络性能研究

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本文针对无线传感器网络中的窃听问题、能量平衡问题以及功率控制问题,引入马尔可夫博弈理论,建立相应的无线传感器网络的博弈模型,对网络性能进行分析。取得的主要成果如下:  (1)针对无线传感器网络中窃听问题,在随机路由的基础上,给出一种针对窃听问题的马尔可夫博弈路由模型。以发送者和窃听者为博弈双方,使用混合博弈策略,进行信息被窃听概率的分析,通过最大最小函数约束窃听者的行为,有效地降低了信息被窃听的概率。通过实验仿真,验证模型纳什均衡点的存在性,降低信息被窃听的概率。  (2)针对无线传感器网络中耗能不均问题,在能量平衡路由的基础上,给出了基于马尔可夫博弈的能量平衡路由算法。定义能量和信誉值的二元收益函数,给出状态转移的概率,综合收益函数进行能量调节,找出能量和信誉值之间的平衡系数,实现节点能量的均衡消耗。实验仿真表明,模型促进了节点之间的合作,延长了无线传感器网络的生命周期。  (3)针对无线传感器网络中耗能不均问题,从功率的角度建立基于马尔可夫博弈的功率控制模型。引用分簇结构和多信道技术,不同信道通过调节发射功率及其发射概率,进行节点功率优化,降低发送数据的碰撞概率。并通过迭代方式求解该模型中纳什均衡,使节点发射功率达到最优。仿真结果表明,所给出模型有效地加强能量的均衡消耗,延长了网络生命周期,提高了网络吞吐量。
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