[发明专利]一种基于非合作博弈的SDWSN拓扑控制算法

说明书

一种基于非合作博弈的SDWSN拓扑控制算法，所述SDWSN的架构包括用户层、控制层和基础设施层，所述拓扑控制算法包括：初始化阶段，基础设施层的各节点将自身信息发送给控制层，控制层根据信息生成初始策略集，建立初始网络拓扑结构；博弈阶段，每个节点按照节点序号开始博弈，每轮博弈只有一个节点调整自己的策略；拓扑维护阶段，为网络节点设置能量阈值，当有节点的能量达到阈值时，从该节点开始重新进行博弈。针对SDWSN提出了一种非合作博弈拓扑控制算法，同时考虑节点的剩余能量和传输功率，各节点能耗更加均衡，延长了网络生命周期。

技术领域

本发明涉及无线网络应用技术领域，具体涉及一种基于非合作博弈的 SDWSN拓扑控制算法。

背景技术

微电子、传感器、计算、网络和无线通信等技术的日新月异，使得越来越多的物理对象变得更加智能并可通过信息和通信技术实现互联。其中，无线传感器网络(WSN)作为一个关键设计，也引起了愈发广泛的关注。目前，随着技术的不断成熟，WSN的应用不仅涉及军事领域，如国防和航空航天领域的战场态势侦测、情报获取等，也在民用领域得到了越来越广泛的发展。如智能家居，交通控制，工厂监测，火情、水情、污染的建模与预警，桥梁、隧道、房屋结构状态的信息监测，精细农业领域的实时监测和控制等。

但是能耗问题一直是限制其发展的关键因素。能量约束对整个WSN系统的网络寿命造成了巨大的挑战，极大地限制了无线传感器网络的应用。虽然现在有发展通过能量收集来延长网络寿命的技术，但是还很不成熟，不能作为解决能耗问题的可行方法。因此，设计一种节能算法来均衡节点能耗，延长网络生命周期是非常必要的。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

WSN所固有的特性导致其能耗问题难以解决且不利于灵活管理，阻碍了其进一步的发展，分布式WSN迫切需要进行变革以更好地满足实际应用需求。

解决以上问题及缺陷的难度为：

传统分布式WSN中，网络缺乏统一管理，每个节点在其传输范围内定期发送的广播消息来识别邻居。在获得网络拓扑之后，还需要执行路由决策每个节点需要在其有限的内存中存储路由表，并为其他节点计算路径。这些操作给网络增加了很大的开销，也消耗了大量的能量。需要设计一种新的网络架构体系来将数据层与控制层分离，将复杂的计算任务从传感器节点中分离出来，从而降低节点能耗。

解决以上问题及缺陷的意义为：

SDN将控制面从数据面中解耦出来,数据面仅负责路由转发,控制面则实现路由决策,而应用面为用户提供网络可编程服务,从而极大增强了网络的灵活性，并且能够从根本上解决WSN的能耗问题，各节点能耗更加均衡，延长了网络生命周期。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于非合作博弈的SDWSN拓扑控制算法。

本发明的技术方案如下：

一种基于非合作博弈的SDWSN拓扑控制算法，所述SDWSN的架构包括用户层、控制层和基础设施层，所述拓扑控制算法包括：

初始化阶段，基础设施层的各节点将自身信息发送给控制层，控制层根据信息生成初始策略集，建立初始网络拓扑结构；

博弈阶段，每个节点按照节点序号开始博弈，每轮博弈只有一个节点调整自己的策略；

拓扑维护阶段，为网络节点设置能量阈值，当有节点的能量达到阈值时，从该节点开始重新进行博弈。

如上所述基于非合作博弈的SDWSN拓扑控制算法，每一轮博弈之后，控制层都会对当前网络连通性进行判断，具体步骤如下：

Step 1：从节点出发，将节点放入队列q中；

Step 2：队列不空时，弹出队首节点v；