[發明專利]一種基于多生物啟發的無線傳感網絡自適應路由決策方法

有效

• 申請號: 201410040846.8
• 申請日: 2014-01-28
• 公開（公告）號: CN103826278B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 張明川;鄭瑞娟;吳慶濤;宋曉莉;魏汪洋
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W40/24
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙)41120
• 代理人: 羅民健

1.一種基于多生物啟發的無線傳感網絡自適應路由決策方法，其特征在于：所述的決策方法由根據免疫算法實現的信任評價機制、根據感知蟻群算法和絨泡菌算法實現的路由決策以及路由自適應調節方法三部分組成，信任評價機制是由鄰居監視、生滅過程、自律進化和信任評價四部分組成，且信任評價機制對每個節點的鄰居進行可信度評價，并存儲到該節點本身的信任評價表中，作為路由決策的決定因素之一，節點需要向匯聚節點發送數據時，路由決策為其選擇一條合適的路由，不存在合適的路由時，路由發現根據蟻群算法尋找通向匯聚節點的路由，并計算找到路徑的鏈路可信度和鏈路能量，節點需要向匯聚節點轉發數據時，路由轉發為其選擇一個合適的下一跳節點轉發，有2條或以上路由可供選擇時，路由選擇根據絨泡菌算法選擇最優一條路由，路由決策根據信任評價機制的評價結果進行路由發現、路由決策、路由轉發和路由選擇這四個組件的運行，路由發現、路由決策和路由轉發分別獨自運行于每一個網絡傳感器節點，完成不同的工作任務，三者相互協作，共同實現路由決策，而路由選擇支撐路由決策組件和路由轉發組件；

其中，所述的路由轉發組件包括以下步驟：

步驟501、假定任意路由節點，如果節點收到需轉發的數據包，則轉向步驟502，否者，節點繼續休眠；

步驟502、檢查節點的局部路由優化標志，如果為FALSE，則轉向步驟503，否則，進行局部路由優化，然后轉向步驟503；

步驟503、向節點的下一跳轉發數據，并設置一個時間間隔，等待；

步驟504、當到時，如果收到來自下一跳的確認，則轉向步驟506，否者，節點調用路由發現，然后轉向步驟505；

步驟505、如果發現從節點i到匯聚節點的路由，則向源節點發送通知螞蟻，并沿途修改相應路由表條目，然后轉向步驟503操作，否則，向源節點發送錯誤螞蟻，并從沿途節點路由表中刪除相應路由表條目，然后轉向步驟506操作；

步驟506、算法結束；

其中，所述的路由選擇組件工作過程為：利用公式分別計算供選擇的每條路由的理由可用度，然后選擇可用度最大的路由，其中，是常數。

2.如權利要求1所述的一種基于多生物啟發的無線傳感網絡自適應路由決策方法，其特征在于：所述的信任評價機制包括以下步驟：

步驟201、鄰居監視

1）假定傳感器節點及其鄰居節點，首先定義：

（1）節點的行為集合；

（2） 節點行為的標識，其中可以唯一標識一類行為；

（3）“評價子”是一個四元組，能夠評價節點行為，評價子集合，其中 是行為標識,是“評價子”存在的時間，是“評價子”已經評價節點行為的次數， 是“評價子”的權重；

（4） “評價子”與節點行為匹配函數為:

，其中，“”是一個操作，表示的第四個元素，是節點行為識別的一個函數；

2）節點實時監視其鄰居節點的行為，通過規范化描述，可以獲得其鄰居節點的行為標識，每次通過監視到一組鄰居節點的行為，函數可以返回一個二元組，其中，是鄰居的地址，是監視到鄰居行為的標識；匯聚節點定時廣播網絡各節點前一時間段的工作效率，通過對這些信息的分析，獲得不同網絡行為對應的效率，每次監視到一個鄰居節點行為的效率，函數可以返回一個二元組，其中，是監視到鄰居行為的標識，是行為標識對應的權重；

步驟202、生滅過程，假定評價子生滅過程的時間間隔是1，且初始評價子是，，

1）時間從到，新增的行為標識和“評價子” 分別為： ，表示在時刻新增的節點行為， ，是表示評價子權重的常數；

2）在時刻，被殺死的評價子表示為， 是一個常數，將集合中每個元素的加1，新的評價子集合為;

步驟203、自律進化，“評價子”可以根據從節點行為評價獲取的評價結果進行自律進化，具體過程如下：

1)假定收到來自的二元組；

2)取中的一個沒有進行過處理的元素，如果不存在，轉向步驟6）；否則，轉向步驟3）；

3)如果，轉向步驟2）；否則，轉向步驟4）；

4)如果，則；否則，；

5)把放入集合；

6)算法結束；

步驟204、信任評價，當節點從鄰居監視組件的接收到一組信息時，節點可以對地址是的鄰居進行信任評價，并將評價結果放在本地的信任表中，具體過程如下：

1）假定收到來自的二元組；

2)取中的一個沒有進行過下述處理的元素，如果不存在，則令，轉向步驟（5）；否則，轉向步驟（3）；

3)如果，轉向步驟（2）；否則，轉向步驟（4）；

4)令，；

5)取信任表中未處理的元素，如果不存在，轉向步驟（7）；否則，轉向步驟（6）；

6)如果，轉向步驟（5）；否則，令，增加到信任表；

7)算法結束。