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基于增强学习的多sink无线传感网路由机制研究
作 者: 周淑俐
导 师: 章韵
学 校: 南京邮电大学
专 业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感网络 路由算法 网络生存周期 增强学习 能量预测
分类号: TP212.9
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 55次
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内容摘要
在无线传感网中,传感器节点在电源能量、计算能力、通信能力等方面具有局限性,节点间如何协作并发挥其整体综合作用,如何延长网络生存期,是设计无线传感网路由算法的重点和难点。本文以无线传感网路由算法作为主要研究对象,分析了几种国内外比较典型的无线传感网路由算法,研究了多sink节点无线传感网在分摊网络能源负载上的优势,并在此基础上提出了两种基于增强学习的多sink节点无线传感网路由机制。从现有的无线传感网路由协议可以看出,它们大都考虑不全面如只考虑节点跳数、距离、位置等。本文利用增强学习算法的Q-learning算法,使节点在选择下一跳时综合考虑节点的剩余能量、通信耗能、距离、跳数,选择具有回报值最大的节点作为路由的下一跳选择,该机制称为基于Q学习算法的多sink节点无线传感网路由机制QLRP-MS(Q-learning-based Routing Protocol for Multi-sink WSNs )。另外,针对分层路由LEACH算法在簇头选择中存在的随机性容易使节点能耗过大、过早失效的问题,本文提出了利用增强学习算法的TD算法预测节点剩余能量,使簇头的选择不再具有随机性,大大提高了选取剩余能量值大的节点当选为簇头的可能性,该机制称为基于TD算法的多sink节点无线传感网路由机制TDLP-MS(Temporal Differences-based LEACH Protocol for Multi-sink WSNs)。通过仿真看出,上述的两种路由机制在一定程度上均衡了网络的能源消耗分布,延长了网络的使用寿命。在多sink节点无线传感网的应用环境下,网络使用寿命更长,性能更好。
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全文目录
摘要 4-5 ABSTRACT 5-6 目录 6-8 缩略词 8-9 第一章 绪论 9-13 1.1 研究背景 9-10 1.2 目前研究概述 10-11 1.3 研究内容和创新点 11-12 1.4 论文结构 12-13 第二章 无线传感网路由协议概述 13-25 2.1 无线传感网路由特点 13-14 2.2 无线传感网路由协议分类 14-15 2.3 无线传感网路由协议分析 15-19 2.3.1 经典平面路由协议 15-17 2.3.2 经典分层路由协议 17-18 2.3.3 路由协议特点比较 18-19 2.4 多sink 节点无线传感网路由算法研究状况 19-22 2.5 基于增强学习的路由协议 22-24 2.6 本章小结 24-25 第三章 增强学习理论 25-33 3.1 Agent 的定义 25-26 3.2 增强学习概述 26-27 3.3 增强学习的相关定义 27-28 3.4 增强学习的分类和两种经典算法 28-31 3.4.1 TD(λ)算法 29-30 3.4.2 Q-learning 算法 30-31 3.5 增强学习的应用 31-32 3.6 本章小结 32-33 第四章 基于Q-learning 的多sink 无线传感网路由机制 33-44 4.1 多 Agent 增强学习算法 33-34 4.2 QLRP-MS 机制构建背景 34 4.3 QLRP-MS 机制构建过程 34-38 4.4 QLRP-MS 的示例分析 38-40 4.5 仿真分析与实现 40-43 4.6 本章小结 43-44 第五章 基于TD 能量预测的多sink 无线传感网路由机制 44-59 5.1 能量预测模型 44 5.2 LEACH 算法分析 44-45 5.3 马尔科夫链能量预测模型 45-47 5.4 基于TD 能量预测的模型 47-49 5.5 TDLP-MS 机制构建过程 49-55 5.6 仿真实现与分析 55-58 5.7 本章小结 58-59 第六章 总结与展望 59-61 6.1 工作总结 59-60 6.2 展望 60-61 致谢 61-62 参考文献 62-67 硕士期间发表的论文 67
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器(变换器)、传感器 > 传感器的应用
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