基于部分可观测马尔可夫决策过程的水声传感器网络介质访问控制协议

来源：计算机应用杂志2015年第11期北京时间：

作者：徐明, 刘广钟

单位：1. 上海海事大学 信息工程学院, 上海 201306;2. 同济大学 计算机科学与技术系, 上海 201804

摘要：针对水声传感器网络低带宽、高延迟特性造成的空时不确定性以及网络状态不能充分观察的问题,提出一种基于部分可观测马尔可夫决策过程(POMDP)的水声传感器网络介质访问控制协议.该协议首先将每个传感器节点的链路质量和剩余能量划分为多个离散等级来表达节点的状态信息.此后,接收节点通过信道状态观测和接入动作的历史信息对信道的占用概率进行预测,从而得出发送节点的信道最优调度策略;发送节点按照该策略中的调度序列在各自所分配的时隙内依次与接收节点进行通信,传输数据包.通信完成后,相关节点根据网络转移概率的统计量估计下一个时隙的状态.仿真实验表明,与传统的水声传感器网络介质访问控制协议相比,基于POMDP的介质访问控制协议可以提高数据包传输成功率和网络吞吐量,并且降低网络的能量消耗.

关键词：水声传感器网络,部分可观测马尔可夫决策过程,介质访问控制,信道,调度

基金资助：国家自然科学基金资助项目(61202370);中国博士后科学基金资助项目(2014M561512);上海市教委科研创新项目(14YZ110).