无线传感器网络节能、优化与可生存性

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本文围绕无线传感器网络在节能、优化与可生存性等方面的研究热点，利用博弈论、马尔可夫链等理论为分析工具，重点介绍和分析了无线传感器在功率控制、数据传输控制、路由选择优化、性能优化、节点策略优化、节点安全性等问题。全书分为4篇，其中基础篇，对无线传感器网络的技术、特点和应用进行综述；节能篇，提出基于Supermodular博弈的无线传感器网络功率控制、基于Gibbs采样的随机的无线传感器网络功率控制和基于非合作博弈考虑剩余能量的无线传感器网络功率控制；优化篇，提出基于演化博弈分簇无线传感器网络数据传输控制、基于演化博弈的路由选择机制和传感器网络的性能优化；生存篇，对基于演化博弈论的无线传感器网络节点进行策略分析和基于马尔可夫链的无线传感器网络进行安全性分析。

基 础 篇
第1章 无线传感器网络  3
1.1 无线传感器网络基本概念  3
1.2 无线传感器网络的特点    4
1.3 无线传感器网络的应用    6
节 能 篇
第2章 无线传感器网络功率控制及研究现状   11
2.1 无线传感器网络功率控制问题   11
2.2 无线传感器网络功率控制问题研究现状    13
2.2.1 无线网络功率控制现状  13
2.2.2 无线传感器网络功率控制现状14
第3章 基于Supermodular博弈的无线传感器网络功率控制    17
3.1 研究背景及相关工作18
 
3.2 Supermodular功率控制博弈模型     19
3.3 纳什均衡及收敛性分析    22
3.3.1 均衡存在性分析   22
3.3.2 均衡唯一性和收敛性分析     23
3.4 数值仿真分析   28
本章小结31
第4章 基于Gibbs采样的随机的无线传感器网络功率控制32
4.1 研究背景及相关工作33
4.2 基于Gibbs采样的功率控制模型34
4.3 DAGA功率更新算法及收敛性分析     39
4.4 数值仿真分析   53
本章小结57
第5章 基于非合作博弈考虑剩余能量的无线传感器网络功率控制    58
5.1 研究背景及相关工作59
5.2 系统模型  60
5.3 均衡分析  62
5.4 数值分析实验   64
本章小结66
优 化 篇
第6章 无线传感器网络的性能优化  69
6.1 能耗优化  69
6.1.1 分簇式结构   69
6.1.2 数据传输可靠性   71
6.1.3 自适应睡眠算法   72
6.2 性能优化  73
 
第7章 基于演化博弈分簇无线传感器网络数据传输控制  74
7.1 研究背景及相关工作74
7.1.1 研究背景     74
7.1.2 相关工作     75
7.2 无线传感器网络节点的博弈模型77
7.3 基于演化博弈论的节点策略分析79
7.4 数值分析实验   81
7.4.1 网络的生命周期   81
本章小结84
第8章 基于演化博弈的路由选择机制    86
8.1 研究背景及相关工作86
8.2 演化博弈模型   88
8.2.1 组播问题     89
8.2.2 转发困境博弈90
8.3 节点策略与行为分析92
8.4 数值分析实验   96
8.4.1 所有节点的收益   96
8.4.2 LCP路径中节点的演化稳定平衡    97
8.4.3 非LCP路径中节点的演化稳定平衡97
8.4.4 LCP路径中节点的收益   98
8.4.5 非LCP路径中节点的收益     98
8.4.6 LCP路径中的节点减少转发成本对收益的影响100
8.4.7 非LCP路径中的节点减少转发成本对收益的影响   100
本章小结101
 
第9章 传感器网络的性能优化102
9.1 研究背景及相关工作102
9.1.1 研究背景     102
9.1.2 相关工作     105
9.2 无线传感器网络节点的自适应睡眠模型    106
9.3 无线传感器网络性能分析  110
9.3.1 数据包发送率110
9.3.2 功率消耗     111
9.4 数值分析实验   113
9.4.1 数据包的传输率   113
9.4.2 网络性能     115
本章小结117
生 存 篇
第10章 无线传感器网络的生存性   121
第11章 基于演化博弈论的无线传感器网络节点策略分析124
11.1 研究背景及相关工作124
11.1.1 研究背景    124
11.1.2 相关工作    126
11.2 无线传感器网络节点的博弈模型    127
11.3 基于演化博弈论的节点策略分析    128
11.3.1 动态复制方程    129
11.3.2 变异概率    131
11.3.3 选择   132
11.3.4 占优策略    134
11.3.5 主导策略    137
 
11.3.6 数值例子    139
11.4 数值分析实验  141
本章小结143
第12章 基于马尔可夫链的无线传感器网络安全性分析   146
12.1 研究背景及相关工作147
12.1.1 研究背景    147
12.1.2 相关工作    148
12.2 马尔可夫链简介    149
12.2.1 马尔可夫链的发展历史149
12.2.2 马尔可夫链的定义[168] 150
12.2.3 马尔可夫转移概率矩阵[169] 150
12.3 预测节点未来状态模型   151
12.4 数值分析实验  155
本章小结159
参考文献