基于博弈論的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)功率分配算法研究.pdf

1、水下傳感器網(wǎng)絡(luò)近年來在海洋數(shù)據(jù)收集、污染監(jiān)測、災(zāi)難預(yù)防和海上救援等方面應(yīng)用越來越廣泛，但是由于水下環(huán)境的特性，通信距離受到了非常大的限制，功率資源十分短缺，嚴重制約了水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。將協(xié)作通信應(yīng)用于水下傳感器網(wǎng)絡(luò)不僅能夠擴大通信范圍，而且可以緩解功率資源緊缺的現(xiàn)狀，并且博弈論是解決協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點間的功率分配問題有效手段。同時，針對水下傳感器網(wǎng)絡(luò)能量受限的問題，提出基于節(jié)點剩余能量的功率分配算法，以平衡傳感器節(jié)點的能量消耗，延長

2、網(wǎng)絡(luò)生存時間，提高網(wǎng)絡(luò)通信性能。
　　首先，對水下傳感器網(wǎng)絡(luò)進行了簡要介紹，分析了該網(wǎng)絡(luò)中存在功率資源有限和能量消耗嚴重的問題，闡述了協(xié)作通信原理和中繼傳輸協(xié)議。同時描述了博弈論的基本概念和分類，并且給出Stackelberg博弈數(shù)學(xué)模型。
　　其次，針對水下傳感器協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)中功率受限及集中式算法難以實現(xiàn)的問題進行了研究，將水下傳感器協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)功率分配問題構(gòu)建為分布式的雙層Stackelberg博弈模型，用戶節(jié)點和中繼節(jié)

3、點分別為功率的買賣雙方，合理地調(diào)整節(jié)點間的功率數(shù)量和功率價格，并且在理論上證明了Stackelberg博弈均衡解存在。
　　最后，研究了水下傳感器協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)的能量消耗問題，根據(jù)節(jié)點的剩余能量不同，其功率成本也不相同的情況，提出了基于節(jié)點剩余能量的Stackelberg博弈功率分配算法，使得剩余能量少的中繼節(jié)點提供較少的功率進行轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，反之則提供較多的功率進行服務(wù)，從而平衡節(jié)點間的能量消耗。仿真結(jié)果也表明，該算法不僅平衡了中繼節(jié)