一种能耗均衡的WSN分布式拓扑博弈算法

无线传感器网络（wireless sensor network,WSN）中通常节点能量受限,节点间能耗不均衡会导致网络生命周期缩短.针对该问题,综合考虑节点的能量效率和能耗均衡,通过引入阿特金森指数设计了一种改进优化的综合效用函数;基于此,建立了一种能耗均衡的拓扑博弈模型,并证明了该拓扑博弈模型是序数势博弈且存在帕累托最优;提出了一种能耗均衡的WSN分布式拓扑博弈算法（DTCG）.通过仿真实验及对比分析表明,相较于其它基于博弈理论的拓扑控制算法,DTCG算法能在保证网络连通性和鲁棒性的前提下,降低节点发射功率,拥有更好的能量均衡性和能量效率,可以有效延长网络生命周期.     

基于序数势博弈的WSN拓扑控制算法

由于传感器节点能量有限且不易更换,故能量效率一直是制约传感网生存周期的重要因素。构建一种基于势博弈的拓扑控制(potential game topology control,PGTC)模型,将最短潜在寿命和节点度取值分别作为首要、次要效用函数。节点调整自身的发射功率,降低反向链路集中潜在寿命最短节点的发射功率,延长其潜在寿命,同时控制节点度取值以减小链路平均跳数和总能耗。理论分析可知,PGTC模型属于序数势博弈,存在纳什均衡,且纳什均衡点即为帕累托最优解。仿真表明,PGTC模型相较于其他基于博弈论的拓扑控制算法,网络总能耗更低,并且能量均衡性更强。     

基于势博弈的WSN分布式拓扑控制算法

针对节点能量有限的无线传感器网络（WSN）,设计一种有效延长网络生命时间的网络拓扑控制算法非常有必要。考虑到节点是自私的,每个节点想着如何减少自身能耗提高自身利益,却忽视了网络整体利益。为了解决该冲突,利用势博弈存在纳什均衡的性质,提出了基于势博弈的分布式拓扑控制算法（Potential Game and Distributed Topology Control, PGDTC）,它是种能量高效和能量平衡的拓扑控制算法。仿真结果表明：相比于现有的一些拓扑控制算法,PGDTC算法能够有效的延长网络生命时间。     

一种基于区域分裂与合并的势博弈网络拓扑控制算法

现有无线传感器网络拓扑控制算法在传感器节点部署密集或稀疏区域存在网络拓扑链路冗余、个别节点负载过重、瓶颈节点和网络生命周期短等问题。针对这些问题,提出一种基于区域分裂与合并的势博弈网络拓扑控制算法,该算法首先划分目标区域并随机抛洒传感器节点,在每个子区域内进行博弈并选出簇首节点,利用区域分裂与合并思想,在节点密集区域进行分割再博弈,防止部分节点负载过大,在节点稀疏区域利用权重链路进行合并,防止出现瓶颈节点以保障网络连通;然后对所有簇首节点实施二次势博弈生成簇首拓扑结构连接各子区域。仿真结果表明,该算法能够有效缓解节点负载,均衡节点能耗,延长网络生命周期。     

无线传感器网络能量均衡拓扑模型研究

针对BA模型仅考虑节点寿命对网络拓扑结构影响的现状,考虑到拓扑能量利用率不高会缩短网络生命周期,在分析网络平均剩余能量和通信半径对网络生命周期影响的基础上,提出一种无线传感器网络能量均衡拓扑模型.该模型在拓扑演化过程中,综合考虑节点剩余能量、通信半径和节点度,并引入剩余能量调节参数、通信半径调节参数和节点度调节参数,最终使剩余能量大的节点连接概率更高.理论分析和仿真实验结果表明,该模型不仅具有无标度网络的幂律特性,具有较好的稳定性,且能够均衡节点和网络能耗,延长网络的生命周期.     

基于双效用函数的无线传感器网络拓扑博弈算法

传统拓扑控制算法采用单个效用函数,无法适应网络性能需求的动态变化.在拓扑控制中引入了博弈论,提出了两个具有不同优化目标的效用函数.当节点剩余能量较高时,选择一个全面考虑能量均衡度、网络能耗、网络连通性等因素的效用函数;否则,为了尽可能降低节点能耗而选择另一个更趋向于较低功率的效用函数.实验表明,采用双效用函数的拓扑博弈算法在网络寿命、能量均衡度等方面具有较好的性能.     

AdHoc网络基于能量均衡的拓扑控制算法研究

为了延长无线AdHoe网络的生存期,降低节点传输过程中的功率消耗,该文提出了一种基于能量均衡的分布式拓扑控制算法,通过引人综合反映能量消耗及剩余能量两方面因素的路径权值函数,根据节点剩余能量的实时变化动态优化网络的拓扑结构。仿真结果表明,算法可以构建具有连通性的网络拓扑结构,与其它算法相比,能够均衡整个AdHoc网络节点的能量,显著地延长网络的寿命,从而保证网络长时间的可靠运行。     

基于势博弈的WSN非均匀拓扑控制算法

针对无线传感器网络中节点能量有限以及消耗不均衡的问题,运用势博弈理论,设计一种考虑节点剩余能量、信息传输成功率以及节点到基站之间距离的效用函数,构建博弈模型,在此基础上,提出基于势博弈的非均匀拓扑控制算法BLTC。仿真结果表明,与DIA算法、VGEB算法相比,BLTC算法能够均衡节点的能量消耗,延长网络的生命周期。     

可充电无线传感网络能量均衡路由算法

针对可充电无线传感网络中的能量均衡路由问题,提出在稳定功率无线充电和监测数据收集网络场景下的多路径路由算法和机会路由算法,以实现网络的能量均衡。首先,通过电磁传播理论构建了无线传感节点的充电和接收功率关系模型;然后,考虑网络中无线传感节点的发送能耗和接收能耗,基于上述充电模型将网络能量均衡的路由问题转化为网络节点运行时间的最大最小化问题,通过线性规划得到的各链路流量用以指导路由中数据流量分配;最后,考虑一种更加现实的低功耗的场景,并提出了一种基于机会路由的能量均衡路由算法。实验结果表明,与最短路径路由（SPR）和期望周期最短路由（EDC）算法相比较,所提出的两种路由算法均能有效提高采集能量的利用率和工作周期内的网络生命周期。     

基于拓扑势的网络拓扑建模方法

针对现有拓扑建模研究中层次型模型不满足幂率分布规律的问题,提出一种基于节点拓扑势与幂率特性的层次化网络拓扑建模方法,给出拓扑生成算法PPHM。通过计算拓扑势实现网络节点的分层,能准确发现网络中的重要连接。对平均最短路径长度等拓扑参数的比较结果证明了该方法的有效性。     

一种基于模糊控制的无线传感器网络拓扑控制算法

在无线传感器网络乃至无线网络邻域中,拓扑控制一直是研究热点之一,是无线传感器网络中一种重要的能量节省技术。当前已有很多能量高效的拓扑控制算法,它们试图寻求一个合适的节点发射功率或者一个良好的网络拓扑结构,实际应用中两者往往都需要考虑。提出一种新的拓扑控制方法——HFLTC,该方法基于模糊控制和链路质量评估模型优化进行功率控制,并引入XTC算法思想成链。仿真结果表明,这种把拓扑结构和功率控制结合考虑的方法,更节省网络的平均能耗,提高了整个网络的生命周期。     

无线传感器网络中能量有效自适应路由算法研究

针对无线传感器网络寿命最大化问题,基于无线传感器节点能耗分布特点和数据传输能耗模型,建立无线传感器网络生存周期的数学优化模型,并针对最小能耗路由的能耗不均衡问题和能量均衡路由的能耗开销问题,综合考虑网络中节点的剩余能量和节点间发送数据的能耗,提出一个适合无线多跳传感器网络的自适应路由算法。仿真结果表明,提出的路由算法能充分地利用有限的能量资源,较大地延长网络生存周期。     

无线传感器网络中能量有效自适应路由算法研究

针对无线传感器网络寿命最大化问题,基于无线传感器节点能耗分布特点和数据传输能耗模型,建立无线传感器网络生存周期的数学优化模型,并针对最小能耗路由的能耗不均衡问题和能量均衡路由的能耗开销问题,综合考虑网络中节点的剩余能量和节点间发送数据的能耗,提出一个适合无线多跳传感器网络的自适应路由算法。仿真结果表明,提出的路由算法能充分地利用有限的能量资源,较大地延长网络生存周期。     

基于演化博弈的无线传感器网络分簇算法

针对无线传感器网络中节点负载过重与能耗不均衡而出现网络能量空洞的问题，基于演化博弈理论建立一种簇头竞选的博弈模型，同时提出一种基于演化博弈的无线传感器网络最优成簇算法。运用节点的剩余能量、数据接收能耗和数据转发能耗设计簇头演化博弈的收益函数，并将最优发射功率控制机制应用于簇成员的选择，从而形成稳定连通的网络分簇结构。仿真实验表明该算法平衡了节点负载，从而均衡网络能量，有效改善网络中过早出现能量空洞的问题，进而延长了网络生存时间。     

基于簇的能量均衡无线传感器网络时间同步算法

针对现有时间同步算法应用于多跳无线传感器网络时存在的误差累计和能耗不均衡问题,提出一种基于簇的能量均衡时间同步算法。该算法基于簇状分层的网络拓扑,簇首之间采用双向监听机制代替双向交换机制,以减小通信开销和发送时延带来的同步误差;簇成员节点利用双向交换和单向广播相结合的机制与簇首同步,并通过最优剩余能量选取回应节点,均衡簇内节点能耗。对提出的新方法和传统的同步算法在精度和能耗方面进行理论分析和仿真验证,结果表明,该算法在保证较高同步精度的前提下可以减小通信开销,均衡网内节点能量消耗,延长网络生命周期。     

改进的基于网络寿命的RPL路由协议

为提高无线传感器网络(WSN)的寿命,提出一个能量平衡路由协议的设计方案,该协议不再侧重于最小化所有节点的平均能量消耗,重点识别能量瓶颈节点,最大限度降低其能量消耗以达到网络寿命的最大化。定义一个估计的预期寿命(ELT),用该值度量这些瓶颈节点寿命,通过剩余能量和链路可靠性等约束条件,估计瓶颈节点的平均能耗,选择最优的路径,均衡能量消耗。实验结果表明,与预期发送次数(ETX)和剩余能量两种协议相比,该协议能够有效延长网络的寿命。     

一种带有能量自补给节点的异构传感器网络分簇路由算法

针对现有无线传感器网络分簇路由算法的网络生命周期短、能量消耗不均衡等问题,结合节点的能量采集技术,提出了一种带有能量自补给节点的异构传感器网络分簇路由算法。考虑到实际环境中节点能量补给不稳定,根据节点的剩余能量和当前能量自补给状态,设计了能量均衡的簇头选举机制和簇间多跳机制。仿真结果表明,在延长网络生命周期和均衡全网能量消耗方面,该算法优于采用相同能量补给规律的传统分簇路由算法(LEACH算法和SEP算法)和其他基于能量自补给的分簇路由算法(PHC算法和EBCS算法)。