[发明专利]一种基于多生物启发的无线传感网络自适应路由决策方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，具体的说是涉及一种基于多生物启发的无线传感网络自适应路由决策方法。

背景技术

路由选择决策是指选择通过网络从源节点向目的节点传输信息的通道，而且至少通过一个中间节点。路由选择工作在OSI参考模型的网络层。

无线传感网络是一个自治的无线网络，它没有事先部署的基础设施，比如路由器、基站等。无线传感网络的节点同时具有事务处理和路由器的功能，即，它的节点既可以感知周围感兴趣的事件(温度、湿度、图像、声音等)，又可以帮助其它节点向汇聚节点转发数据。无线传感网络具有节点移动、有限带宽、有限电池能量和频繁节点故障等特点。这些特点使得无线传感网络的路由决策方案比较复杂。

现有的无线传感网络要不考虑路由的效率，即如何高效、快速的向汇聚节点转发数据；要不考虑路由的能量，即如何减小路由的能量消耗，延迟网络的寿命。有的方案考虑在二者之间进行权衡，在保障一定效率的基础上减少网络的能量消耗，尽可能的延长网络寿命。还有一些研究者考虑了网络的安全问题，研究如何使得传输数据的安全可靠。

这些方案中，没有将网络效率、能量消耗、网络安全等问题分开对待。由于取得网络效率优、能量优、安全级别高是需要采用不同的模型，然后再对其进行统一融合才能取得更好地的效果和根据网络状态进行自适应调控。

发明内容

本发明为了解决上述通过单一模型解决路由一个或多个方面特性带来的效率问题，提供一种基于多生物启发的无线传感网络自适应路由决策方法，能够根据免疫算法实现传感器节点的可信性评价，根据感知蚁群算法和绒泡菌算法实现路由决策，并能够根据网络状态调节路由决策参数，实现路由决策的自适应调节。

本发明采用的技术方案是：一种基于多生物启发的无线传感网络自适应路由决策方法，所述的决策方法由根据免疫算法实现的信任评价机制、根据感知蚁群算法和绒泡菌算法实现的路由决策以及路由自适应调节方法三部分组成，信任评价机制是由邻居监视、生灭过程、自律进化和信任评价四部分组成，且信任评价机制对每个节点的邻居进行可信度评价，并存储到该节点本身的信任评价表中，作为路由决策的决定因素之一，节点需要向汇聚节点发送数据时，路由决策为其选择一条合适的路由，不存在合适的路由时，路由发现根据蚁群算法寻找通向汇聚节点的路由，并计算找到路径的链路可信度和链路能量，节点需要向汇聚节点转发数据时，路由转发为其选择一个合适的下一跳节点转发，有2条或以上路由可供选择时，路由选择根据绒泡菌算发选择最优一条路由，路由决策根据信任评价机制的评价结果进行路由发现、路由决策、路由转发和路由选择，路由发现、路由决策和路由转发分别独自运行于每一个网络传感器节点，完成不同的工作任务，三者相互协作，共同实现路由决策，而路由选择支撑路由决策组件和路由转发组件。

所述的信任评价机制包括以下步骤：

步骤201、邻居监视

1)假定传感器节点i及其邻居节点j，首先定义：

(1)节点的行为集合Ag＝{x|x是节点的行为}；

(2)节点行为的标识AgG＝{gene|gene是节点行为的标识}，其中gene可以唯一标识一类行为；

(3)“评价子”是一个四元组，能够评价节点行为，评价子集合Ab＝{<gene,age,count,weight>|gene∈AgG,(age,count,weight)∈N}，其中gene是行为标识,age是“评价子”存在的时间，count是“评价子”已经评价节点行为的次数，weight是“评价子”的权重；

(4)“评价子”与节点行为匹配函数为:

其中，“.”是一个操作，x.weight表示x的第四个元素weight，Φ(·)是节点行为识别的一个函数；

2)节点i实时监视其邻居节点j的行为，通过规范化描述，可以获得其邻居节点j的行为标识，每次通过监视到一组邻居节点的行为，Φ(·)函数可以返回一个二元组<id,g>，其中，id是邻居的地址，g是监视到邻居行为的标识；汇聚节点定时广播网络各节点前一时间段的工作效率，通过对这些信息的分析，获得不同网络行为对应的效率，每次监视到一个邻居节点行为的效率，Ψ(·)函数可以返回一个二元组<g,w>，其中，g是监视到邻居行为的标识，w是行为标识g对应的权重(或效率)；