一種雙生物啟發(fā)的無線自組網(wǎng)絡(luò)路由決策方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種新的路由決策方法，采用智慧螞蟻算法和絨泡菌優(yōu)化決策算法分別進行路由發(fā)現(xiàn)、路由選擇和路由優(yōu)化，包括三個獨立運行的部分組成，即路由表維護、路由決策和路由轉(zhuǎn)發(fā)，三個組成部分分工協(xié)作，共同支撐雙生物啟發(fā)的移動自組網(wǎng)絡(luò)路由決策方法。解決了移動自組網(wǎng)絡(luò)效率較低、可靠性差、能耗較高等技術(shù)問題；降低了節(jié)點的故障發(fā)生率，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用該方法組建的網(wǎng)路由結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠，適合推廣使用。
【專利說明】一種雙生物啟發(fā)的無線自組網(wǎng)絡(luò)路由決策方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種移動自組網(wǎng)絡(luò)路由決策方法。
【背景技術(shù)】
[0002]路由選擇決策是指選擇通過網(wǎng)絡(luò)從源節(jié)點向目的節(jié)點傳輸信息的通道，而且至少通過一個中間節(jié)點。路由選擇工作在OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層。
[0003]移動自組網(wǎng)絡(luò)是一個自治的無線網(wǎng)絡(luò)，它沒有事先部署的基礎(chǔ)設(shè)施，比如路由器、基站等。移動自組網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點同時具有事務(wù)處理和路由器的功能。移動自組網(wǎng)絡(luò)具有節(jié)點移動、有限帶寬、有限電池能量和頻繁節(jié)點故障等特點。這些特點使得移動自組網(wǎng)絡(luò)的路由決策方法比較復(fù)雜。
[0004]現(xiàn)有的移動自組網(wǎng)絡(luò)路由方法一般考慮路由的以下特征:效率、節(jié)能、安全、可靠、健壯等。從采用技術(shù)方面，現(xiàn)有的路由決策方法一般采用一種數(shù)學(xué)模型對路由決策方案進行建模，然后討論如何進行優(yōu)化。這些方案中，沒有將路由效率、能量消耗等問題分開對待。由于取得效率優(yōu)、能量優(yōu)等是需要采用不同的模型，然后再對其進行統(tǒng)一融合才能取得更好地的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中通過單一模型解決路由一個或多個方面特性帶來的效率問題。本發(fā)明提供一種新的路由決策方法，采用智慧螞蟻算法和絨泡菌優(yōu)化決策算法分別進行路由發(fā)現(xiàn)、路由選擇和路由優(yōu)化，達到無線自組網(wǎng)絡(luò)路由決策的目的。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，所提供的技術(shù)方案是:一種雙生物啟發(fā)的無線自組網(wǎng)絡(luò)路由決策方法，所述自組網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點均設(shè)有鄰域路由表和外域路由表，每個節(jié)點定期對其鄰域路由表進行維護，并在需要尋找外域節(jié)點路由時進行外域路由表維護，每個節(jié)點在需要向目的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時進行路由決策，在需要向目的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時進行路由轉(zhuǎn)發(fā)；在進行路由表維護和路由轉(zhuǎn)發(fā)時利用螞蟻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)和更新路由，在自組網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點均建立人工信息素表，以人工信息素值的大小反映該節(jié)點到其鄰域節(jié)點路徑被使用的頻度；
所述的螞蟻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括用于鄰域路由表維護的先應(yīng)式前向智慧螞蟻和先應(yīng)式后向智慧螞蟻、用于外域路由表維護的反應(yīng)式前向智慧螞蟻和反應(yīng)式后向智慧螞蟻，以及通知螞蟻和錯誤螞蟻；所述的先應(yīng)式前向智慧螞蟻從源節(jié)點發(fā)出并記錄有源節(jié)點地址和節(jié)點跳轉(zhuǎn)次數(shù)，先應(yīng)式后向智慧螞蟻在先應(yīng)式前向智慧螞蟻達到鄰域節(jié)點后生成，并攜帶源節(jié)點地址、目的節(jié)點地址、跳轉(zhuǎn)次數(shù)向源節(jié)點返回；所述的反應(yīng)式前向智慧螞蟻從源節(jié)點發(fā)出并記錄有源節(jié)點地址、目的節(jié)點地址及跳轉(zhuǎn)次數(shù)，反應(yīng)式后向智慧螞蟻在反應(yīng)式前向智慧螞蟻達到目的節(jié)點后生成，并攜帶源節(jié)點地址、目的節(jié)點地址、跳轉(zhuǎn)次數(shù)向源節(jié)點返回；所述的通知螞蟻生成于路由轉(zhuǎn)發(fā)途中路由發(fā)生改變的節(jié)點并攜帶正確的源節(jié)點地址和目的節(jié)點地址向源節(jié)點返回，以修改返回途中各節(jié)點路由表中的相應(yīng)條目；所述的錯誤螞蟻生成于路由轉(zhuǎn)發(fā)途中路由失效的節(jié)點并向源節(jié)點返回，用于刪除返回途中各節(jié)點路由表中的錯誤路由條目。
[0007]所述鄰域路由表維護的方法為:
(1)、要進行鄰域路由表維護的節(jié)點作為源節(jié)點通過廣播方式發(fā)送先應(yīng)式前向智慧螞蟻，并在設(shè)定的時間內(nèi)接收反饋信息；
(2)、當先應(yīng)式前向智慧螞蟻到達一個鄰域內(nèi)節(jié)點時，首先將該先應(yīng)式前向智慧螞蟻的跳轉(zhuǎn)次數(shù)減1，之后該鄰域內(nèi)節(jié)點判斷是否接收過該先應(yīng)式前向智慧螞蟻，如果沒有接收過就產(chǎn)生一個先應(yīng)式后向智慧螞蟻，攜帶從該節(jié)點到源節(jié)點的路由返回源節(jié)點；然后判斷該先應(yīng)式前向智慧螞蟻的跳轉(zhuǎn)次數(shù)是否為0，如不為O則由該節(jié)點向除上一級節(jié)點外的其它鄰域節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)該先應(yīng)式前向智慧螞蟻；
(3)、當先應(yīng)式后向智慧螞蟻向源節(jié)點返回途中，從節(jié)點m跳轉(zhuǎn)到節(jié)點η時，它感知節(jié)點η的待處理隊列長度和節(jié)點η收到節(jié)點m的信號強度，并按公式
【權(quán)利要求】
1.一種雙生物啟發(fā)的無線自組網(wǎng)絡(luò)路由決策方法，其特征在于:所述自組網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點均設(shè)有鄰域路由表和外域路由表，每個節(jié)點定期對其鄰域路由表進行維護，并在需要尋找外域節(jié)點路由時進行外域路由表維護，每個節(jié)點在需要向目的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時進行路由決策，在需要向目的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時進行路由轉(zhuǎn)發(fā)；在進行路由表維護和路由轉(zhuǎn)發(fā)時利用螞蟻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)和更新路由，在自組網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點均建立人工信息素表，以人工信息素值的大小反映該節(jié)點到其鄰域節(jié)點路徑被使用的頻度； 所述的螞蟻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括用于鄰域路由表維護的先應(yīng)式前向智慧螞蟻和先應(yīng)式后向智慧螞蟻、用于外域路由表維護的反應(yīng)式前向智慧螞蟻和反應(yīng)式后向智慧螞蟻，以及通知螞蟻和錯誤螞蟻；所述的先應(yīng)式前向智慧螞蟻從源節(jié)點發(fā)出并記錄有源節(jié)點地址和節(jié)點跳轉(zhuǎn)次數(shù)，先應(yīng)式后向智慧螞蟻在先應(yīng)式前向智慧螞蟻達到鄰域節(jié)點后生成，并攜帶源節(jié)點地址、目的節(jié)點地址、跳轉(zhuǎn)次數(shù)向源節(jié)點返回；所述的反應(yīng)式前向智慧螞蟻從源節(jié)點發(fā)出并記錄有源節(jié)點地址、目的節(jié)點地址及跳轉(zhuǎn)次數(shù)，反應(yīng)式后向智慧螞蟻在反應(yīng)式前向智慧螞蟻達到目的節(jié)點后生成，并攜帶源節(jié)點地址、目的節(jié)點地址、跳轉(zhuǎn)次數(shù)向源節(jié)點返回；所述的通知螞蟻生成于路由轉(zhuǎn)發(fā)途中路由發(fā)生改變的節(jié)點并攜帶正確的源節(jié)點地址和目的節(jié)點地址向源節(jié)點返回，以修改返回途中各節(jié)點路由表中的相應(yīng)條目；所述的錯誤螞蟻生成于路由轉(zhuǎn)發(fā)途中路由失效的節(jié)點并向源節(jié)點返回，用于刪除返回途中各節(jié)點路由表中的錯誤路由條目。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙生物啟發(fā)的無線自組網(wǎng)絡(luò)路由決策方法，其特征在于:所述鄰域路由表維護的方法為: (1)、要進行鄰域路由表維護的節(jié)點作為源節(jié)點通過廣播方式發(fā)送先應(yīng)式前向智慧螞蟻，并在設(shè)定的時間內(nèi)接收反饋信息； (2)、當先應(yīng)式前向智慧螞蟻到達一個鄰域內(nèi)節(jié)點時，首先將該先應(yīng)式前向智慧螞蟻的跳轉(zhuǎn)次數(shù)減1，之后該鄰域內(nèi)節(jié)點判斷是否接收過該先應(yīng)式前向智慧螞蟻，如果沒有接收過就產(chǎn)生一個先應(yīng)式后向智慧螞蟻，攜帶從該節(jié)點到源節(jié)點的路由返回源節(jié)點；然后判斷該先應(yīng)式前向智慧螞蟻的跳轉(zhuǎn)次數(shù)是否為O，如不為O則由該節(jié)點向除上一級節(jié)點外的其它鄰域節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)該先應(yīng)式前向智慧螞蟻； (3)、當先應(yīng)式后向智慧螞蟻向源節(jié)點返回途中，從節(jié)點m跳轉(zhuǎn)到節(jié)點η時，它感知節(jié)點η的待處理隊列長度和節(jié)點η收到節(jié)點m的信號強度，并按公式
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙生物啟發(fā)的無線自組網(wǎng)絡(luò)路由決策方法，其特征在于:所述外域路由表維護的方法為: (1)、要進行外域路由表維護的節(jié)點作為源節(jié)點s，根據(jù)公式
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙生物啟發(fā)的無線自組網(wǎng)絡(luò)路由決策方法，其特征在于:進行路由決策的方法為: (1)、源節(jié)點S查看自己的鄰域路由表，如果存在未過期的路由條目，則選擇路由表中第一條路由條目進行發(fā)送，并設(shè)置時間間隔？；，轉(zhuǎn)向步驟(3)；如果其鄰域路由表中不存在未過期的路由條目，則查找自己的外域路由表，若其外域路由表中存在未過期的路由條目，則選擇外域路由表中第一條路由條目進行發(fā)送，并設(shè)置時間間隔？;，轉(zhuǎn)向步驟(3);若仍不存在未過期的路由條目，則調(diào)用外域路由表維護進行路由發(fā)現(xiàn)； (2)、等待一個外域路由表維護中路由發(fā)現(xiàn)的時間間隔，轉(zhuǎn)向步驟(1)； (3)、發(fā)送數(shù)據(jù)； (4)、等待時間間隔T2，如果收到目的節(jié)點的確認，則轉(zhuǎn)向步驟(7)，否則，轉(zhuǎn)向步驟(5)； (5)、如果等待的時間超過$，轉(zhuǎn)向步驟(6)，否則轉(zhuǎn)向步驟(4)； (6)、如果需要繼續(xù)重發(fā)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)向步驟(1);否則轉(zhuǎn)向步驟(7)；(7)、發(fā)送結(jié)束。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙生物啟發(fā)的無線自組網(wǎng)絡(luò)路由決策方法，其特征在于:進行路由轉(zhuǎn)發(fā)的方法為: (1)、如果節(jié)點?'收到需轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包，則轉(zhuǎn)向步驟(2)，否則繼續(xù)休眠； (2)、節(jié)盧I根據(jù)其路由表向路由的下一個節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，并設(shè)置一個時間間隔&，等待； (3)、當G到時，如果收到來自下一跳的確認，則轉(zhuǎn)向步驟(5);否則，節(jié)點:調(diào)用路由表維護進行路由發(fā)現(xiàn)； (4)、如果發(fā)現(xiàn)從節(jié)點I'到目的節(jié)點的路由，則向源節(jié)點s發(fā)送通知螞蟻，并沿途修改相應(yīng)路由表條目，然后轉(zhuǎn)向步驟(2);否則，向源節(jié)點s發(fā)送錯誤螞蟻，并從沿途節(jié)點路由表中刪除相應(yīng)路由表條目，然后轉(zhuǎn)向步驟(5)； (5)、算法結(jié) 束。
【文檔編號】H04W40/02GK103813404SQ201410040881
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】張明川, 吳慶濤, 鄭瑞娟, 婁穎, 白秀玲, 魏汪洋 申請人:河南科技大學(xué)