协作强化学习优化网络吞吐

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本文提出基于协作强化学习（CRL）的自适应电源管理方法，用于太阳能无线传感器网络。通过Q-learning与SARSA(l)算法，结合节点剩余能量、预测采集能量及簇头信息，动态调整占空比，实现能量中性与网络吞吐量最大化。实验表明，该方法在不同环境变化、参数退化和节点密度下均优于静态与非协作策略，具备强适应性与鲁棒性，适用于物联网场景下的智能能量管理。在无线传感器网络中，电池能量的限制性对网络管理提出了巨大的挑战。随着环境能源收集技术的发展，传感器节点能够从周围环境中提取能量，这为无线传感器网络提供了补充能源，从而打破了传统电池能量的限制。特别是在太阳能供电的无线传感器网络中，通过将网络中的节点分组成簇，可以有效管理能源，提高网络吞吐量。本文提出了一种基于协作强化学习的自适应能源管理方法，该方法特别适用于具有能量收集能力的簇状太阳能无线传感器网络。协作强化学习方法整合了Q-learning与SARSA(l)算法，能够根据节点的剩余能量、预测采集能量以及簇头节点能量信息，动态调整节点的工作占空比，从而达到能量中性状态，并最大化有效数据吞吐量的目标。在多主体环境中，这种协作策略允许节点基于当前状态采取相应行动，以优化其操作占空比。这种方法不仅适用于静态能源分配策略，而且也超越了非协作学习方法。通过实验验证，协作强化学习方法能有效提升网络吞吐量，相较于静态和非协作策略，在簇状无线传感器网络应用中表现更佳。此外，该方法在环境变化、参数退化和节点密度变化时仍能保持高适应性与鲁棒性，表明其在物联网应用场景中的智能能源管理方面具有良好的应用前景。在太阳能无线传感器网络中，通过协作强化学习方法的引入，网络管理变得更加智能和高效。该方法通过动态调整网络中各节点的工作状态，使能量分配更加均衡，同时有效应对了网络中不断变化的服务质量要求。通过连续地收集、预测和调整能量使用策略，网络能够在保证持续通信的同时，优化能源消耗，延长网络整体的使用寿命。这种智能的能源管理策略，不仅提高了网络的数据处理能力，而且确保了网络在面对不断变化的外部条件时能够自我适应和优化运行。研究成果对于智能城市、环境监测和远程监控等物联网应用领域具有重要意义。在这些领域，无线传感器网络通常需要在各种复杂和多变的环境中部署，并持续提供准确的监测数据。利用协作强化学习方法优化能源管理，不仅能显著提升网络性能，还能减少人力物力的投入，从而降低整体的运营成本。与此同时，该方法的成功应用，也为其他类型的无线网络提供了宝贵的能源管理经验，为未来网络设计和发展提供了新的思路和方法。协作强化学习方法在太阳能无线传感器网络中的应用，为解决网络能源管理问题提供了行之有效的方案。通过智能决策和自主优化，该方法能够显著提升网络性能，为物联网应用领域带来了新的可能性。