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基于模拟退火的势博弈水下传感器网络拓扑控制算法

拓扑控制,势博弈,节点移动模型,能耗均衡,模拟退火算法

现有水下网络拓扑控制研究方法主要是将覆盖、连通性、能耗等作为重要评价指标，但并未考虑由于水下节点自私性和移动性引起的网络负载不均衡、链路冗余、鲁棒性差等问题。针对此问题，本文提出一种基于模拟退火的势博弈水下传感器网络拓扑控制算法。首先采用深海拉格朗日洋流模型描述水下节点运动规律，将节点运动规律周期划分为若干时隙，模拟水下节点移动速度；建立节点移动速度与发射功率、传输时延、传输成功率的函数关系，进而构建多目标融合的势博弈模型和负载均衡模型，使网络达到k-连通状态；最后再利用模拟退火算法对所有时隙内网络拓扑链路长度进行优化，选择冗余链路最少的拓扑结构作为最优网络拓扑。仿真实验表明，本文提出的算法不仅避免节点自私性降低传输能耗问题，还提高了网络能耗均衡性，并且网络生存周期相较于SAA、EFPC、3DK-RNG算法提升了46.4%、52.7%、58.5%。