一種基于重復(fù)博弈的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由選擇方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于重復(fù)博弈的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由選擇方法，所述方法綜合考慮了節(jié)點(diǎn)的能量有限性與鏈路可靠性，運(yùn)用博弈論方法將路由選擇問(wèn)題建模為節(jié)點(diǎn)之間的博弈問(wèn)題，每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)計(jì)算與其相鄰中繼節(jié)點(diǎn)的親密度函數(shù)值來(lái)合理選擇下一跳節(jié)點(diǎn)。路由選擇方法考慮了節(jié)點(diǎn)的剩余能量，能夠均衡網(wǎng)絡(luò)能量消耗，提高分組投遞率，有效地延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種基于重復(fù)博弈的Adhoc網(wǎng)絡(luò)路由選擇方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于重復(fù)博弈的Adhoc網(wǎng)絡(luò)路由選 擇技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)MANET(MobileAdhocNetworks)是由一組具有路由功能的移動(dòng) 節(jié)點(diǎn)組成的分布式多跳網(wǎng)絡(luò)。在這種網(wǎng)絡(luò)中，沒(méi)有節(jié)點(diǎn)中心控制節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)地位平等， 并且可以以任何方式動(dòng)態(tài)地與其他節(jié)點(diǎn)保持聯(lián)系。與需要基礎(chǔ)設(shè)施支持的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)相比， Adhoc網(wǎng)絡(luò)不需要依靠任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施就能實(shí)現(xiàn)快速組網(wǎng)，這樣就比傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)更加靈活、抗毀性更強(qiáng)、建網(wǎng)更加廉價(jià)，所以廣泛地應(yīng)用在軍事、家庭、大型會(huì)議等商用 領(lǐng)域中，前景廣闊。
[0003] 傳統(tǒng)的Adhoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議大致分為兩類(lèi)：一類(lèi)為按表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議，如目的序 列距離矢量路由（^DestinationSequencedDistanceVectorRouting,DSDV)協(xié)議；另一類(lèi) 為按需驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議，如按需距離矢量路由（Adhoc0n-demandDistanceVector,A0DV) 協(xié)議等，這些協(xié)議都是采用最小跳數(shù)策略，并未考慮節(jié)點(diǎn)能量受限、鏈路可靠性等因素。采 用基于最小跳數(shù)原則設(shè)計(jì)的路由協(xié)議大多數(shù)情況下并不能提供最大的網(wǎng)絡(luò)吞吐量，并且路 由跳數(shù)的最小化會(huì)導(dǎo)致每一跳傳輸距離的最大化，從而會(huì)使接收端信號(hào)強(qiáng)度的最小化以及 無(wú)線(xiàn)鏈路丟包率的最大化，給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)不必要的擁塞和重傳。另外，Adhoc網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)能 量受限的系統(tǒng)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)大多以電池能量作為動(dòng)力，其網(wǎng)絡(luò)特性與能量消耗密切相關(guān)。如果 忽略網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能量有限，很容易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中存在部分節(jié)點(diǎn)過(guò)多地被選為中繼節(jié)點(diǎn)來(lái)頻 繁發(fā)送數(shù)據(jù)包，造成這些節(jié)點(diǎn)能量過(guò)快消耗。由于節(jié)點(diǎn)能量迅速耗竭，網(wǎng)絡(luò)容易出現(xiàn)分割， 分割之后的網(wǎng)絡(luò)使得很多節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)無(wú)法找到目的節(jié)點(diǎn)的有效路徑，從而尋找 路由和數(shù)據(jù)傳輸失敗，網(wǎng)絡(luò)整體性能也隨之下降。在目前的技術(shù)水平下，電池容量難以在短 期內(nèi)大幅度提高，因此如何使節(jié)點(diǎn)在正常工作的情況下盡量減緩自身能量消耗速度已成為 Adhoc網(wǎng)絡(luò)的研究熱點(diǎn)之一。
[0004] 由于Adhoc網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和信道不斷變化，現(xiàn)有以最小跳數(shù)為路由度量的傳統(tǒng)路 由協(xié)議考慮因素較為單一，未能綜合網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量、中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的收益等，往往不能 找到理想的路徑，最終導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信無(wú)法保障以及網(wǎng)絡(luò)整體性能下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基 于重復(fù)博弈的Adhoc網(wǎng)絡(luò)路由選擇的實(shí)現(xiàn)方法，通過(guò)在發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)和潛在中繼節(jié)點(diǎn)間建 立博弈模型，綜合考慮節(jié)點(diǎn)剩余能量以及博弈收益，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)路由選擇。所述方法包括以下 步驟：
[0006] -種基于重復(fù)博弈的Adhoc網(wǎng)絡(luò)路由選擇方法，包括步驟，源節(jié)點(diǎn)檢查目的節(jié)點(diǎn) 是否為其下一跳鄰居節(jié)點(diǎn)，若是，發(fā)送數(shù)據(jù)包至目的節(jié)點(diǎn)；否則，向周?chē)蜻x的中繼節(jié)點(diǎn)發(fā) 送路由請(qǐng)求，源節(jié)點(diǎn)計(jì)算與所有潛在中繼節(jié)點(diǎn)的親密度函數(shù)值，比較親密度值評(píng)估與所有 潛在中繼節(jié)點(diǎn)之間的親密度，選擇親密度值最大的節(jié)點(diǎn)j作為中繼節(jié)點(diǎn)為其轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；如 果節(jié)點(diǎn)j決定為其轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，回復(fù)路由確定消息，源節(jié)點(diǎn)收到確定消息后，將數(shù)據(jù)發(fā)送給中 繼節(jié)點(diǎn)；若節(jié)點(diǎn)j拒絕為其轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，源節(jié)點(diǎn)根據(jù)親密度值從大到小依次向其余的潛在中 繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由請(qǐng)求，直到有一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)決定為其轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；通過(guò)重復(fù)路由選擇，逐一確 定通信鏈路上的各個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路由，源節(jié)點(diǎn)通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路由將數(shù)據(jù)包發(fā) 送至目的節(jié)點(diǎn)。
[0007] 本路由選擇方法進(jìn)一步包括，根據(jù)公式

【權(quán)利要求】
1. 一種基于重復(fù)博弈的Adhoc網(wǎng)絡(luò)路由選擇方法，其特征在于：包括步驟，源節(jié)點(diǎn)檢查 目的節(jié)點(diǎn)是否為其下一跳鄰居節(jié)點(diǎn)，若是，發(fā)送數(shù)據(jù)包至目的節(jié)點(diǎn)；否則，向周?chē)蜻x的中 繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由請(qǐng)求，源節(jié)點(diǎn)計(jì)算與所有潛在中繼節(jié)點(diǎn)的親密度函數(shù)值，比較親密度值評(píng) 估與所有潛在中繼節(jié)點(diǎn)之間的親密度，選擇親密度值最大的節(jié)點(diǎn)j作為中繼節(jié)點(diǎn)為其轉(zhuǎn)發(fā) 數(shù)據(jù)；如果節(jié)點(diǎn)j決定為其轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，回復(fù)路由確定消息，源節(jié)點(diǎn)收到確定消息后，將數(shù)據(jù) 發(fā)送給中繼節(jié)點(diǎn)；若節(jié)點(diǎn)j拒絕為其轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，源節(jié)點(diǎn)根據(jù)親密度值從大到小依次向其余 的潛在中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由請(qǐng)求，直到有一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)決定為其轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；通過(guò)重復(fù)路由選 擇，逐一確定通信鏈路上的各個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路由，源節(jié)點(diǎn)通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路由將 數(shù)據(jù)包發(fā)送至目的節(jié)點(diǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述計(jì)算親密度函數(shù)值具體為：根據(jù)公式 Fj， E1 = /_"計(jì)算節(jié)點(diǎn)j的能耗Ep根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)j的能耗&，節(jié)點(diǎn)j的博弈收益&，調(diào) Einitial 用公式：Fi(t) =EjXUj建立源節(jié)點(diǎn)i與潛在中繼節(jié)點(diǎn)j的親密度函數(shù)Fi (t)計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的 親密度值，根據(jù)公式：Etemain =E^nitial-EtstOii,d)確定節(jié)點(diǎn)j的剩余能量，E^nitial表示節(jié)點(diǎn) j的初始能量，其中，E^st (m,d)表示節(jié)點(diǎn)j轉(zhuǎn)發(fā)m個(gè)數(shù)據(jù)包所需消耗的能量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：根據(jù)不同節(jié)點(diǎn)在路由博弈中采取轉(zhuǎn)發(fā)數(shù) 據(jù)或拒絕轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的行為建立博弈收益矩陣確定博弈收益，博弈收益矩陣具體為：當(dāng)節(jié)點(diǎn) i和節(jié)點(diǎn)j都轉(zhuǎn)發(fā)了對(duì)方的數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的博弈收益Ui = % =R;節(jié)點(diǎn)i轉(zhuǎn)發(fā)節(jié) 點(diǎn)j的數(shù)據(jù)，而節(jié)點(diǎn)j拒絕轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)i的數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)i的博弈收益Ui =S，節(jié)點(diǎn)j的博弈收 益％ =T;節(jié)點(diǎn)i拒絕轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)j的數(shù)據(jù)，而節(jié)點(diǎn)j轉(zhuǎn)發(fā)對(duì)方數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)i的博弈收益Ui = T，節(jié)點(diǎn)j的博弈收益％ =S;節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j都丟棄了對(duì)方的數(shù)據(jù)，雙方得到的博弈收益 Ui = Uj=P，上述博弈收益滿(mǎn)足關(guān)系：T>R>P>S，2R>T+S。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，根據(jù)公式：E^jst (m，d)= 2mEelee+md2Emin計(jì)算節(jié)點(diǎn)j轉(zhuǎn)發(fā)m個(gè)數(shù)據(jù)包所需消耗的能量，其中，d為節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j間的 距離，E&。為節(jié)點(diǎn)j在發(fā)送與接收數(shù)據(jù)過(guò)程中內(nèi)部電路所消耗的能量，Emin為節(jié)點(diǎn)j發(fā)送一 個(gè)數(shù)據(jù)包需要消耗的能量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，節(jié)點(diǎn)j在本輪博弈中的收益取決于上一 輪的歷史博弈收益，當(dāng)節(jié)點(diǎn)i本輪選擇節(jié)點(diǎn)j作為中繼節(jié)點(diǎn)，根據(jù)博弈矩陣，如果上一輪節(jié) 點(diǎn)j向節(jié)點(diǎn)i發(fā)起路由請(qǐng)求，節(jié)點(diǎn)i選擇轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，那么本輪博弈中，節(jié)點(diǎn)j的博弈收益 為R;如果節(jié)點(diǎn)i拒絕轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，節(jié)點(diǎn)j的博弈收益為S。
【文檔編號(hào)】H04W40/10GK104320825SQ201410672027
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】唐宏, 夏小霞, 粟根花, 楊浩瀾, 李兆玉, 韋世紅 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)