[發(fā)明專利]認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)信任管理系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210001586.4
• 申請日: 2012-01-04
• 公開（公告）號: CN102413474A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裴慶祺;李雷;李紅寧;原蓓蓓
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04W16/10
• 分類號: H04W16/10;H04W72/04
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

1.認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)信任管理系統(tǒng)，包括五大模塊：機(jī)制管理模塊、接入模塊、頻譜感知模塊、傳輸模塊、評估模塊，各模塊之間依次連接構(gòu)成一個循環(huán)系統(tǒng)；其中：

所述機(jī)制管理模塊包括信任機(jī)制建立模塊、信任機(jī)制數(shù)據(jù)庫模塊、信任機(jī)制執(zhí)行模塊；信任機(jī)制建立模塊用于初始化和建立信任機(jī)制，信任機(jī)制數(shù)據(jù)庫模塊用于保存次級用戶的信任機(jī)制數(shù)據(jù)，信任機(jī)制執(zhí)行模塊用于設(shè)定信任模型參數(shù)；

所述接入模塊包括歷史信任模塊、當(dāng)前信任模塊、信任合并模塊1和接入決策模塊；歷史信任模塊用于初始化和更新歷史信任值，當(dāng)前信任模塊用于評估和計(jì)算當(dāng)前信任值，信任合并模塊1用于合并歷史信任值和當(dāng)前信任值，接入決策模塊用于判決是否允許次級用戶接入網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)前信任模塊包括直接信任模塊、間接信任模塊和當(dāng)前信任合并模塊；直接信任模塊用于評估和計(jì)算直接信任值，間接信任模塊用于評估和計(jì)算間接信任值，當(dāng)前信任合并模塊用于合并直接信任值和間接信任值；

所述頻譜感知模塊包括頻譜感知信任模塊、信任合并模塊2和頻譜決策模塊；頻譜感知信任模塊用于評估和計(jì)算次級用戶在頻譜感知過程中的信任值，信任合并模塊2用于合并頻譜感知信任值和信任合并1的值，頻譜決策模塊用于判決是否分配頻譜資源；

所述傳輸模塊包括數(shù)據(jù)傳輸和離開網(wǎng)絡(luò)信任模塊、信任合并模塊3、信任反饋模塊；數(shù)據(jù)傳輸和離開網(wǎng)絡(luò)信任模塊用于評估和計(jì)算次級用戶數(shù)據(jù)傳輸和離開網(wǎng)絡(luò)過程中的信任值，信任合并模塊3用于合并信任合并2的值與數(shù)據(jù)傳輸和離開網(wǎng)絡(luò)過程中的信任值，信任反饋模塊用于反饋信任合并3的值到歷史信任模塊；

所述評估模塊，用于評估整個信任模型及其環(huán)境。

2.認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)信任管理方法，包括如下步驟：

(1)次級用戶向次級用戶基站發(fā)送入網(wǎng)申請，請求接入網(wǎng)絡(luò)；

(2)信任機(jī)制設(shè)定

2a)機(jī)制管理模塊接收到請求后，設(shè)定信任機(jī)制：若次級用戶第一次進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，則信任機(jī)制建立模塊執(zhí)行信任機(jī)制初始化，對時間信任修正因子，間接信任修正因子，頻譜感知信任修正因子和服務(wù)質(zhì)量信任修正因子分別賦值為1；否則，信任機(jī)制建立模塊在信任機(jī)制數(shù)據(jù)庫中查詢并得到時間信任修正因子，間接信任修正因子，頻譜感知信任修正因子和服務(wù)質(zhì)量信任修正因子四大修正因子；

2b)機(jī)制管理模塊將得到的四大修正因子的值送入信任機(jī)制執(zhí)行模塊，信任機(jī)制執(zhí)行模塊將時間信任修正因子賦值到接入模塊的時間信任修正因子，將間接信任修正因子賦值到接入模塊的間接信任修正因子，將頻譜感知信任修正因子賦值到頻譜感知模塊的頻譜感知信任修正因子，將服務(wù)質(zhì)量信任修正因子賦值到傳輸模塊的服務(wù)質(zhì)量修正因子；

(3)判定是否接入

3a)次級用戶基站獲得次級用戶接入請求后，其直接信任模塊依次收集次級用戶的請求屬性，應(yīng)答屬性和重傳屬性，分別記錄各個屬性成功和失敗的次數(shù)，將成功次數(shù)加上失敗次數(shù)得到成功失敗總次數(shù)，用成功次數(shù)和成功失敗總次數(shù)的比值表示屬性的信任值；

3b)直接信任模塊將屬性信任值采用直接信任合并公式合并后得到直接信任值；

3c)直接信任模塊得到直接信任值后，間接信任模塊向相鄰用戶發(fā)出間接信任計(jì)算請求，相鄰用戶接收到請求后，為次級用戶推薦信任值，間接信任模塊將次級用戶基站對相鄰用戶的直接信任值和相鄰用戶的推薦信任值相乘得到特定路徑上的間接信任值；

3d)間接信任模塊將各個特定路徑上的信任值采用間接信任合并公式合并得到間接信任值；

3e)當(dāng)前信任模塊將得到的直接信任和間接信任采用當(dāng)前信任合并公式合并得到當(dāng)前信任值；

3f)當(dāng)前信任模塊得到當(dāng)前信任值后，歷史信任模塊獲取次級用戶歷史信任值：若次級用戶是第一次進(jìn)入該網(wǎng)絡(luò)，則初始化歷史信任值為0.5；否則，查詢得到次級用戶歷史信任值；

3g)信任合并模塊1采用接入信任合并公式，將得到的當(dāng)前信任值和歷史信任值合并，得到信任合并1的值；

3h)接入決策模塊對得到的信任合并1的值進(jìn)行判決：若信任合并1的值大于等于判決門限值0.5，則允許次級用戶接入網(wǎng)絡(luò)；否則，拒絕次級用戶接入網(wǎng)絡(luò)；

(4)上報頻譜感知信息

次級用戶正常接入網(wǎng)絡(luò)后，周期性的向次級用戶基站上報頻譜感知信息，頻譜感知信息的行向量元素值為0和1，行向量的元素的個數(shù)為感知的頻譜個數(shù)；

(5)廣播頻譜感知信息

5a)頻譜感知信任模塊接收到一輪次級用戶上報的頻譜感知信息后，將行向量從上到下依次排列得到一個行數(shù)為上報頻譜感知信息用戶個數(shù)的矩陣；

5b)頻譜感知信任模塊統(tǒng)計(jì)矩陣列向量組的每個列向量中0出現(xiàn)的次數(shù)和1出現(xiàn)的次數(shù)，比較0出現(xiàn)的次數(shù)和1出現(xiàn)的次數(shù)的值大小，記錄出現(xiàn)次數(shù)大的值所對應(yīng)向量元素的值；

5c)頻譜感知信任模塊將記錄的向量元素值依次橫向排列得到一個行向量，將行向量作為新的頻譜感知信息，再對次級用戶上報頻譜感知信息進(jìn)行判決：若新的頻譜感知信息與次級用戶上報的頻譜感知信息完全相同，則次級用戶頻譜感知正確；否則，頻譜感知錯誤；

5d)次級用戶基站將新的頻譜感知信息廣播給網(wǎng)絡(luò)中的每一個次級用戶；

(6)獲得頻譜感知信任

6a)在不斷的頻譜感知，上報，廣播，再上報的過程中，頻譜感知信任模塊統(tǒng)計(jì)由步驟5c)得到的判決頻譜感知正確的次數(shù)和判決的總次數(shù)，用判決頻譜感知正確的次數(shù)與判決的總次數(shù)的比值表示次級用戶的頻譜感知信任值；

6b)信任合并模塊2采用頻譜信任合并公式，將得到的頻譜感知信任值和步驟3g)得到的信任合并1的值合并，得到信任合并2的值；

(7)申請頻譜資源

次級用戶收到步驟5d)廣播的新的頻譜感知信息后，次級用戶向次級用戶基站發(fā)出頻譜資源申請請求；

(8)判定是否分配頻譜

次級用戶基站接收到次級用戶的頻譜資源申請請求后，頻譜感知信任模塊對步驟6b)獲得的次級用戶信任合并2的值進(jìn)行判決：若信任合并2的值大于等于判決門限值0.5，則次級用戶基站分配頻譜資源給次級用戶；否則，拒絕分配頻譜資源；

(9)獲得數(shù)據(jù)傳輸信任

次級用戶成功分配到頻譜資源后，數(shù)據(jù)傳輸和離開網(wǎng)絡(luò)信任模塊對傳輸信道的服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，直至次級用戶離開網(wǎng)絡(luò)；在次級用戶離開網(wǎng)絡(luò)后，數(shù)據(jù)傳輸和離開網(wǎng)絡(luò)信任模塊采用服務(wù)質(zhì)量信任轉(zhuǎn)化公式得到次級用戶數(shù)據(jù)傳輸和離開網(wǎng)絡(luò)過程中的信任值；

(10)更新歷史信任

10a)信任合并模塊3采用數(shù)據(jù)信任合并公式，將得到的數(shù)據(jù)傳輸和離開網(wǎng)絡(luò)中的信任值和步驟6b)得到的信任合并2的值合并，得到信任合并3的值；

10b)信任反饋模塊將得到的信任合并3的值反饋到歷史信任值模塊，采用歷史信任更新公式完成歷史信任值的更新；

(11)建立信任機(jī)制

11a)次級用戶離開網(wǎng)絡(luò)后，評估模塊分別得到以下四大參數(shù)：評估模塊將次級用戶本次接入網(wǎng)絡(luò)的時間減去上次接入網(wǎng)絡(luò)的時間得到兩次接入網(wǎng)絡(luò)的時間間隔；評估模塊從間接信任模塊中得到推薦間接信任的用戶個數(shù)；評估模塊從頻譜感知信任模塊中得到上報頻譜感知信息用戶個數(shù)；評估模塊從數(shù)據(jù)傳輸和離開網(wǎng)絡(luò)信任模塊得到服務(wù)質(zhì)量；

11b)評估模塊將得到的四大參數(shù)反饋到機(jī)制管理模塊；

11c)機(jī)制管理模塊接收到四大參數(shù)后，信任機(jī)制制定模塊按照下列步驟完成信任機(jī)制的制定：

第一步，按照下式計(jì)算時間信任修正因子：

α=ek1Δt]]>

其中，α為時間信任修正因子，e為自然對數(shù)的底，其值為2.71828......，k₁為時間修正系數(shù)，其值為小于0的實(shí)數(shù)，Δt為次級用戶相鄰兩次接入網(wǎng)絡(luò)的時間間隔；

第二步，按照下式計(jì)算間接信任修正因子：

β=1(m=0)1k2nσ(m≥1)]]>

其中，β為間接信任修正因子，m為推薦間接信任的用戶個數(shù)，k₂為間接信任修正系數(shù)，其值為大于等于1的實(shí)數(shù)，σ為間接信任階數(shù)調(diào)節(jié)因子，其值為大于等于0的實(shí)數(shù)；

第三步，按照下式計(jì)算頻譜感知信任調(diào)節(jié)因子：

γ=1(w=0)1k3mσ(w≥1)]]>

其中，γ為頻譜感知信任修正因子，w為上報頻譜感知信息用戶的個數(shù)，k₃為頻譜感知修正系數(shù)，其值為大于等于1的實(shí)數(shù)，σ為頻譜感知信任階數(shù)調(diào)節(jié)因子，其值為大于等于0的實(shí)數(shù)；

第四步，按照下式計(jì)算服務(wù)質(zhì)量信任修正因子：

θ=k4|Q-QnQx-Qn|]]>

其中，θ為服務(wù)質(zhì)量信任修正因子，k₄為服務(wù)質(zhì)量修正系數(shù)，其值為介于0與1之間的實(shí)數(shù)，||為取絕對值運(yùn)算符號，Q為傳輸信道服務(wù)質(zhì)量值，Qn為傳輸信道服務(wù)質(zhì)量最小值，Q?x為傳輸信道服務(wù)質(zhì)量最大值；

11d)機(jī)制管理模塊將得到的四個修正因子保存到信任機(jī)制數(shù)據(jù)庫模塊。