無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由中的學(xué)習(xí)算法優(yōu)化研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSNS）由大量傳感器節(jié)點構(gòu)成，節(jié)點之間通過自組織機制構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通過無線通信技術(shù)傳播。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點通常是廉價且低功耗的，所以能夠被大量地布置到檢測地區(qū)。傳感器節(jié)點之間協(xié)作進行監(jiān)測、感知和信息采集（如溫度、聲音、震動、壓力、運動、污染），并將采集信息傳送給接收者。WSNs應(yīng)用于軍事國防、環(huán)境監(jiān)測、搶險救災(zāi)以及商業(yè)應(yīng)用等許多領(lǐng)域，包括工業(yè)監(jiān)控和控制、機器狀態(tài)檢測、環(huán)境以及動物監(jiān)測、醫(yī)療項目、家

2、庭自動化、交通控制等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)的傳輸是通過節(jié)點之間的相互協(xié)作來完成的。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能量的限制，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域里并不能采用傳統(tǒng)的Internet路由協(xié)議。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)要求節(jié)點能量高效利用以及低路由處理復(fù)雜度，所以設(shè)計無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法既是基礎(chǔ)任務(wù)又是極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。
　　本文分析了近年來主要的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，針對典型的平面路由協(xié)議

3、---定向擴散協(xié)議的興趣傳播階段冗余轉(zhuǎn)發(fā)問題，提出了一種利用跳數(shù)感知的優(yōu)化轉(zhuǎn)發(fā)策略（Hop Sense Directed Diffusion，HS-DD），減少了網(wǎng)絡(luò)中參與轉(zhuǎn)發(fā)興趣消息的節(jié)點數(shù)以及興趣消息的整體轉(zhuǎn)發(fā)量。本文又在學(xué)習(xí)算法的理論基礎(chǔ)上，結(jié)合機器學(xué)習(xí)中的增強學(xué)習(xí)算法，利用傳感器網(wǎng)絡(luò)中的局部路由信息，提出了一種能量消耗均衡且傳播跳數(shù)較少的動態(tài)適應(yīng)路由算法（Energy Consumption Balance and Hop Le

4、ss Adaptive Routing Algorithm，ECBHLA）。這樣的分布式算法不需要節(jié)點收集整個網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)信息，減小了節(jié)點路由時處理信息的復(fù)雜度。ECBHLA的路由協(xié)議機制與定向擴散（Directed Diffusion）協(xié)議類似，以數(shù)據(jù)為中心，以請求驅(qū)動，通過路徑加強的方式來形成最佳路徑。ECBHLA的信息處理與轉(zhuǎn)發(fā)機制使用了增強學(xué)習(xí)算法中常用的Q-learning算法，可以利用局部信息進行路由，經(jīng)過多次路由轉(zhuǎn)發(fā)，解