一種評(píng)估自私節(jié)點(diǎn)聲譽(yù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種設(shè)及機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)策略技術(shù)，特別設(shè)及基于評(píng)估自私節(jié)點(diǎn)聲 譽(yù)的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)策略設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 大量手持智能移動(dòng)設(shè)備的普及推動(dòng)了無(wú)線自組織網(wǎng)的應(yīng)用。在復(fù)雜的無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 中，由于節(jié)點(diǎn)移動(dòng)、信號(hào)衰減等原因，網(wǎng)絡(luò)常常會(huì)中斷，但傳統(tǒng)的無(wú)線自組織網(wǎng)要求在源節(jié) 點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)間至少有一條確定的鏈路，因而無(wú)法適應(yīng)運(yùn)種環(huán)境。區(qū)別于傳統(tǒng)的無(wú)線自組 織網(wǎng)的通信模式，機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)之前，并不需要建立端到端的路徑，而是利 用節(jié)點(diǎn)之間的相遇機(jī)會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，直至消息到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。運(yùn)種全新的通信方式引起 了業(yè)內(nèi)人±的極大興趣，被認(rèn)為是未來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向之一。
[0003] 顯而易見(jiàn)，消息的投遞需要網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的相互協(xié)作。目前機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中大多數(shù)路 由機(jī)制均假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)為完全的利他主義節(jié)點(diǎn)，運(yùn)種節(jié)點(diǎn)無(wú)條件積極參與消息的轉(zhuǎn) 發(fā)。然而，在現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)的能量、緩存空間等資源往往是極其有限的，節(jié)點(diǎn)大量轉(zhuǎn) 發(fā)其他節(jié)點(diǎn)的消息可能會(huì)導(dǎo)致自身資源耗盡而過(guò)早"死亡"，從而無(wú)法正常地發(fā)送和接收消 息。因而上述假設(shè)不具有一般性，特別是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有激勵(lì)機(jī)制激勵(lì)節(jié)點(diǎn)協(xié)作的時(shí)候。在 運(yùn)種情況下，自私節(jié)點(diǎn)通過(guò)拒絕接收或直接丟棄其他節(jié)點(diǎn)的消息W節(jié)省自身資源，減緩能 量的消耗，從而達(dá)到在網(wǎng)絡(luò)中生存更長(zhǎng)時(shí)間的目的。
[0004] 近年來(lái)研究人員在傳統(tǒng)的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制上引入了對(duì)節(jié)點(diǎn)聲譽(yù)的評(píng)估，通過(guò)衡 量節(jié)點(diǎn)的聲譽(yù)值來(lái)判斷節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)是否選擇轉(zhuǎn)發(fā)或接收消息。當(dāng)聲譽(yù)值高于或等于闊值 時(shí)，即選擇接收并轉(zhuǎn)發(fā)消息，當(dāng)聲譽(yù)值低于闊值時(shí)，即選擇拒絕接收和轉(zhuǎn)發(fā)消息，節(jié)點(diǎn)的聲 譽(yù)值會(huì)隨著節(jié)點(diǎn)的歷史行為等因素而動(dòng)態(tài)變化。運(yùn)樣做的目的即是為了發(fā)現(xiàn)自私節(jié)點(diǎn)并提 高消息的投遞概率和傳輸延遲。
[0005] 針對(duì)機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中普遍存在自私節(jié)點(diǎn)的情況，運(yùn)種節(jié)點(diǎn)拒絕接收和轉(zhuǎn)發(fā)消息，使得 合作節(jié)點(diǎn)頻繁地接收、轉(zhuǎn)發(fā)消息會(huì)導(dǎo)致能量消耗過(guò)快進(jìn)而過(guò)早"死亡"。運(yùn)不僅會(huì)影響合作 節(jié)點(diǎn)自身消息的接收與發(fā)送，還會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞倪B通性，造成網(wǎng)絡(luò)資源分配的嚴(yán)重不公 平性。其次，存在諸如消息TTL過(guò)期，或者節(jié)點(diǎn)緩存有限，合作節(jié)點(diǎn)處于合作狀態(tài)時(shí)也可能 因?yàn)榫彺嬉绯龅仍蚨芙^接收對(duì)方發(fā)送的消息，運(yùn)樣會(huì)被觀察節(jié)點(diǎn)感知其發(fā)起了自私行 為。而當(dāng)節(jié)點(diǎn)的剩余能量低于特定闊值時(shí)，節(jié)點(diǎn)為了節(jié)能也會(huì)采取拒絕接收與發(fā)送消息等 自私行為，也同樣會(huì)被感知其發(fā)起了自私行為。針對(duì)運(yùn)些問(wèn)題，提出了一種基于隱馬爾科夫 模型量化節(jié)點(diǎn)的聲譽(yù)值，并W網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息為依據(jù)感知節(jié)點(diǎn)的闊值，從而檢測(cè)出自私節(jié)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種節(jié)點(diǎn)能量均衡、計(jì)算復(fù)雜度低、精確度高的評(píng)估 自私節(jié)點(diǎn)聲譽(yù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種評(píng)估自私節(jié)點(diǎn)聲譽(yù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 發(fā)方法，其包括W下步驟：
[0007] 101、無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的初始化步驟：包括初始化節(jié)點(diǎn)的初始能量、節(jié)點(diǎn)的聲譽(yù)值 及節(jié)點(diǎn)的協(xié)作度；
[0008] 102、將時(shí)間段T的節(jié)點(diǎn)協(xié)作度劃分為四個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間分別對(duì)應(yīng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)行為 協(xié)作度區(qū)間，并建立一階HMM隱馬爾科夫模型，記時(shí)刻t所觀察的節(jié)點(diǎn)協(xié)作度所屬的區(qū)間為 〇t，根據(jù)節(jié)點(diǎn)歷史協(xié)作度信息，判斷每個(gè)時(shí)間段T觀察節(jié)點(diǎn)所處的狀態(tài)，記節(jié)點(diǎn)狀態(tài)集合為S =怯1，Sz}，時(shí)刻t所處的狀態(tài)為Z。ZtGS;S1表示合作狀態(tài)，S2表示自私狀態(tài)；
[0009] 103、當(dāng)節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j相遇時(shí)，彼此交換記錄記錄節(jié)點(diǎn)的協(xié)作度鄉(xiāng)和信息向量fi, 的節(jié)點(diǎn)向量表；
[0010] 104、當(dāng)節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j相遇并完成消息轉(zhuǎn)發(fā)與信息向量交換時(shí)，節(jié)點(diǎn)i統(tǒng)計(jì)關(guān)于 節(jié)點(diǎn)j拒絕接收節(jié)點(diǎn)i消息的數(shù)目rVu與節(jié)點(diǎn)j愿意接收節(jié)點(diǎn)i消息的數(shù)目Na,1,，更新節(jié) 點(diǎn)相遇列表，列表中記錄節(jié)點(diǎn)的相遇歷史信息，計(jì)算在時(shí)間段T內(nèi)觀察的節(jié)點(diǎn)協(xié)作度，根據(jù) 節(jié)點(diǎn)歷史協(xié)作度獲得節(jié)點(diǎn)協(xié)作度的觀察序列，并運(yùn)用Viterbi維特比算法確定使節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生 觀察序列概率最大的狀態(tài)序列，進(jìn)而根據(jù)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)序列量化節(jié)點(diǎn)的聲譽(yù)值；
[0011] 105、當(dāng)節(jié)點(diǎn)剩余能量為能量闊值e時(shí)，檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的聲譽(yù)值，若聲譽(yù)值小于闊值 5，則判定其為自私節(jié)點(diǎn)，并由判定其為自私節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)向周圍節(jié)點(diǎn)廣播自私節(jié)點(diǎn)的ID，在 轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)之前根據(jù)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)對(duì)發(fā)送消息隊(duì)列進(jìn)行排序，若節(jié)點(diǎn)為合作節(jié)點(diǎn)，則消息位于 隊(duì)列前端，合作節(jié)點(diǎn)的消息W先進(jìn)先出的方式排隊(duì)，而狀態(tài)不明確的節(jié)點(diǎn)消息則W節(jié)點(diǎn)聲 譽(yù)值大小進(jìn)行排序；若節(jié)點(diǎn)為自私節(jié)點(diǎn)，則拒絕接收其消息；
[0012] 106、根據(jù)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所獲知的歷史相遇信息計(jì)算節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)的相遇概 率P，選擇消息的最優(yōu)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
[0013] 進(jìn)一步的，步驟103中當(dāng)節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j相遇時(shí)，彼此交換記錄記錄節(jié)點(diǎn)的協(xié)作度 鴉和信息向量f。的節(jié)點(diǎn)向量表，其中f。=出。，ANii，SNu，Lists,。，F(xiàn)N。，List。。}，R。表示 節(jié)點(diǎn)i記錄節(jié)點(diǎn)j的聲譽(yù)值，ANi,表示節(jié)點(diǎn)i記錄節(jié)點(diǎn)j的接收消息數(shù)目，SN1,表示節(jié)點(diǎn)i 記錄節(jié)點(diǎn)j的接收消息數(shù)目，Lists,U表示節(jié)點(diǎn)j發(fā)送消息的消息ID列表，F(xiàn)NU表示節(jié)點(diǎn)i 記錄節(jié)點(diǎn)j的轉(zhuǎn)發(fā)消息數(shù)目，Listp,Ii表示節(jié)點(diǎn)j轉(zhuǎn)發(fā)消息的消息ID列表。
[0014]進(jìn)一步的，步驟104具體為：節(jié)點(diǎn)i統(tǒng)計(jì)關(guān)于節(jié)點(diǎn)j的與Na,1,，并根據(jù)公式 酷1(1"削=酷1(。_加+\,,，4\"削=41^。_加+\,,更新，其中酷1(。_。削表示此次相遇之后節(jié)點(diǎn) j拒絕接收節(jié)點(diǎn)i的消息總數(shù)，NAKi,Uid表示節(jié)點(diǎn)j在上次與節(jié)點(diǎn)i相遇后拒絕接收節(jié)點(diǎn)i 的消息總數(shù)，ANi,。。。表示此次相遇之后節(jié)點(diǎn)j愿意接收節(jié)點(diǎn)i的消息總數(shù)，ANi,Uid表示節(jié) 點(diǎn)j在上次與節(jié)點(diǎn)i相遇后愿意接收消息i的消息總數(shù)；節(jié)點(diǎn)i根據(jù)運(yùn)些參數(shù)更新節(jié)點(diǎn)j 的信息向量，并比較節(jié)點(diǎn)j的信息向量，將消息ID列表中消息ID不相同的信息添加至自 身向量中；根據(jù)公式計(jì)算節(jié)點(diǎn)j接收節(jié)點(diǎn)i消息的接收率
轉(zhuǎn)發(fā)率
,根據(jù)節(jié)點(diǎn)消息接收率與轉(zhuǎn)發(fā)率計(jì)算該時(shí)間段T節(jié)點(diǎn)i直接觀察的節(jié) 點(diǎn)j的協(xié)作度巧，，x/w/e,,，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)i在第t-1個(gè)時(shí)間段T節(jié)點(diǎn)i感知的節(jié) 點(diǎn)j的聲譽(yù)值馬_&,.，協(xié)作度(V。W及節(jié)點(diǎn)i接收的關(guān)于節(jié)點(diǎn)J推薦信息的節(jié)點(diǎn)集合S計(jì) 算節(jié)點(diǎn)i在第t個(gè)時(shí)間段T感知的節(jié)點(diǎn)j的協(xié)作度
[0015] 進(jìn)一步的，步驟104中，計(jì)算在時(shí)間段T內(nèi)觀察的節(jié)點(diǎn)協(xié)作度，根據(jù)節(jié)點(diǎn)歷史協(xié)作 度獲得節(jié)點(diǎn)協(xié)作度的觀察序列，并運(yùn)用Viterbi維特比算法確定使節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生觀察序列中， 概率最大的狀態(tài)序列，具體為：在時(shí)間段T內(nèi)根據(jù)節(jié)點(diǎn)歷史行為信息感知各個(gè)時(shí)間段T的節(jié) 點(diǎn)協(xié)作度，將觀察到的節(jié)點(diǎn)協(xié)作度與觀察符號(hào)集合E中觀察符號(hào)一一對(duì)應(yīng)，得到關(guān)于節(jié)點(diǎn)j 的協(xié)作度；由節(jié)點(diǎn)j的觀察序列0 = (Oji,0j2,. . .，Ojt)，W最優(yōu)路徑為準(zhǔn)則，運(yùn)用Viterbi算 法確定節(jié)點(diǎn)j的一個(gè)狀態(tài)序列2=0^.1,2^.2，...，求解使概率P狂I0, 9)為最大概率所處 的狀態(tài)，即
；將節(jié)點(diǎn)的聲譽(yù) 值由節(jié)點(diǎn)最優(yōu)狀態(tài)序列中節(jié)點(diǎn)處于合作狀態(tài)所占的百分比衡量，節(jié)點(diǎn)i記錄的節(jié)點(diǎn)j的聲 譽(yù)值為
其中，馬^表示節(jié)點(diǎn)j處于Si狀態(tài)的時(shí)間段總數(shù)，.表示 節(jié)點(diǎn)j處于Sz狀態(tài)的時(shí)間段總數(shù)，P狂I0,0)表示節(jié)點(diǎn)狀態(tài)序列為Z的概率。
[0016] 進(jìn)一步的，時(shí)間段T的長(zhǎng)度根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)與觀察節(jié)點(diǎn)感知的信息量共同決定，將 消息投遞的平均時(shí)延作為衡量網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的參數(shù)，定義為時(shí)間段T的時(shí)間窗口基本長(zhǎng)度，計(jì)
算節(jié)點(diǎn)i對(duì)節(jié)點(diǎn)j的時(shí)間段 其中，NANy表示節(jié)點(diǎn)i對(duì)于節(jié)點(diǎn)j . I 拒絕接收消息的數(shù)目，ANi,表示節(jié)點(diǎn)i對(duì)于節(jié)點(diǎn)j接收消息的數(shù)目，S表示節(jié)點(diǎn)i記錄的節(jié) 點(diǎn)集合，Twg表示節(jié)點(diǎn)i感知的消息投遞的平均時(shí)延。
[0017] 進(jìn)一步的，節(jié)點(diǎn)聲譽(yù)值表示節(jié)點(diǎn)為合作節(jié)點(diǎn)的概率大小，結(jié)合節(jié)點(diǎn)的闊值并 在節(jié)點(diǎn)剩余能量等于闊值e時(shí)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)聲譽(yù)值判斷節(jié)點(diǎn)是否為自私節(jié)點(diǎn)；根據(jù)能量 守恒定理，有&+(AV+&V+iW)/> + ^s￡，其中，E為節(jié)點(diǎn)總能量，Ek為節(jié)點(diǎn)剩余能 量，Es為當(dāng)前時(shí)刻掃描消耗能量，AN、SN、FN為節(jié)點(diǎn)接收、發(fā)送和轉(zhuǎn)發(fā)消息的數(shù)目，P為 節(jié)點(diǎn)接收或者發(fā)送一條消息消耗的能量，據(jù)此可計(jì)算在當(dāng)前掃描時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i的能量 五-(^/V, +SW, +/7￥>-馬_.S馬，結(jié)合節(jié)點(diǎn)感知的信息向量，聯(lián)立上述兩式，可得其他節(jié)點(diǎn) 的剩余能量為[(乂V,' +&V,' +巧％)-(心V"與+沒(méi)V；, +iW^')/?] +芯巧.蘭。