[發(fā)明專利]一種基于演化博弈的分簇協(xié)作路由方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510069595.0
• 申請日: 2015-02-10
• 公開（公告）號: CN104661278B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設計）人: 張大方;張繼;謝鯤;何施茗;喬宏
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04W40/24
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 馬強,王娟

1.一種基于演化博弈的分簇協(xié)作路由方法，其特征在于，包括鄰居發(fā)現(xiàn)部分、簇頭確立部分和簇聯(lián)盟部分：

所述鄰居發(fā)現(xiàn)部分包括以下步驟：

1)對于無線傳感器網絡中的任一節(jié)點u，在鄰居表中選擇剩余能量最高的k-1個鄰居節(jié)點作為節(jié)點u的備選伙伴；將節(jié)點u與節(jié)點u的備選伙伴{v_k-1,v_k-2,…,v₁}組成的節(jié)點集定義成虛節(jié)點u’；虛節(jié)點u’的剩余能量等于所述節(jié)點集的平均剩余能量(R_u+R_{v_k-1}+…+R_{v_1})/k；其中，k為簇頭個數(shù)；R_u，R_{v_k-1}，…，R_{v_1}分別為節(jié)點u，v_k-1,v_k-2,…,v₁的剩余能量；

2)當無線傳感器網絡中除節(jié)點u之外的任一節(jié)點v成功申請到信道，節(jié)點v就以一個固定的功率發(fā)送一個Hello消息給它的鄰居節(jié)點，其中Hello消息包含節(jié)點v的ID、剩余能量、鄰居表和虛節(jié)點v’的剩余能量，收到Hello消息的節(jié)點u檢查自己的鄰居表是否含有節(jié)點v的項，如果沒有，則將節(jié)點v及節(jié)點v的相關信息添加到鄰居表中；否則，找到節(jié)點v的項，比較鄰居表中的信息，如鄰居表中的信息不同則更新節(jié)點u的鄰居表；當節(jié)點u收到一個新的鄰居節(jié)點發(fā)送的Hello消息時，節(jié)點u更新它的鄰居表并廣播給該新加入的鄰居節(jié)點；當節(jié)點u收到節(jié)點v的Hello消息，且節(jié)點v的鄰居表中沒有包含節(jié)點u時，節(jié)點u發(fā)送Hello消息告知節(jié)點v；

3)若在一段時間內，沒有事件促使節(jié)點u發(fā)送更多的Hello消息，則節(jié)點u重復鄰居發(fā)現(xiàn)部分步驟1)，重新確定虛節(jié)點u’及重新確定的虛節(jié)點u’的剩余能量，若無線傳感器網絡中的所有節(jié)點均不再發(fā)送hello信息，則進入簇頭確立部分的步驟1)；

所述簇頭確立部分包括以下步驟：

1)所有節(jié)點都被初始化成“待定”狀態(tài)；

2)節(jié)點u和節(jié)點u的鄰居節(jié)點比較各自對應的重新確定的虛節(jié)點u’剩余能量，若重新確定的虛節(jié)點u’的剩余能量是所有“待定”狀態(tài)下鄰居節(jié)點所對應的虛節(jié)點剩余能量中最高的，則確立節(jié)點u為“主簇頭”，節(jié)點u的備選伙伴設定為“從簇頭”；

3)主簇頭和從簇頭廣播簇頭信息給各自的鄰居節(jié)點，收到消息的鄰居節(jié)點把自己的狀態(tài)設定為“成員”；

4)對于剩下的“待定”節(jié)點，重復簇頭確立方法的步驟2)和步驟3)，直到確定所有節(jié)點的狀態(tài)；

所述簇聯(lián)盟部分包括：

1)每個“成員”節(jié)點初始時都隨機選擇一個簇聯(lián)盟；

2)初始化完成后，進入動態(tài)演化博弈階段：簇頭節(jié)點通過公式計算出簇內成員節(jié)點可得到的收益π_i，并廣播給所有成員節(jié)點，通過公式計算得到無線傳感網絡任一子區(qū)域a的平均收益表示當前時刻區(qū)域a中選擇簇i聯(lián)盟的節(jié)點比率，表示當前時刻區(qū)域a中選擇簇i聯(lián)盟的成員節(jié)點可得到的收益；所述簇頭節(jié)點包括“主簇頭”和“從簇頭”；N_{host_i}表示簇i的簇頭個數(shù)；表示簇頭節(jié)點的剩余能量之和，n＝1,2,…N_{host_i}；N_i表示簇i的節(jié)點總數(shù)；為簇內通信的平均鏈路能耗，R_intra為單位時間內單個簇成員節(jié)點觸發(fā)的簇內通信量，為簇間通信的平均鏈路能耗，R_inter為單位時間內單個簇成員節(jié)點觸發(fā)的簇間通信量；

3)如果成員節(jié)點收益小于上述平均收益，則進行策略調整，隨機選擇收益高于平均收益的簇聯(lián)盟；

4)所有成員節(jié)點做出一輪策略調整后，重復簇聯(lián)盟部分的步驟2)和步驟3)，直到所有成員節(jié)點不再修改其簇聯(lián)盟策略，即達到演化博弈均衡點。