[发明专利]一种双生物启发的无线自组网络路由决策方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及一种移动自组网络路由决策方法。 

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。 

移动自组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。移动自组网络的节点同时具有事务处理和路由器的功能。移动自组网络具有节点移动、有限带宽、有限电池能量和频繁节点故障等特点。这些特点使得移动自组网络的路由决策方法比较复杂。 

现有的移动自组网络路由方法一般考虑路由的以下特征：效率、节能、安全、可靠、健壮等。从采用技术方面，现有的路由决策方法一般采用一种数学模型对路由决策方案进行建模，然后讨论如何进行优化。这些方案中，没有将路由效率、能量消耗等问题分开对待。由于取得效率优、能量优等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。 

发明内容

为了克服现有技术中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。本发明提供一种新的路由决策方法，采用智慧蚂蚁算法和绒泡菌优化决策算法分别进行路由发现、路由选择和路由优化，达到无线自组网络路由决策的目的。 

本发明为解决上述技术问题，所提供的技术方案是：一种双生物启发的无线自组网络路由决策方法，所述自组网络中的每一个节点均设有邻域路由表和外域路由表，每个节点定期对其邻域路由表进行维护，并在需要寻找外域节点路由时进行外域路由表维护，每个节点在需要向目的节点发送数据时进行路由决策，在需要向目的节点转发数据时进行路由转发；在进行路由表维护和路由转发时利用蚂蚁数据结构发现和更新路由，在自组网络中的每个节点均建立人工信息素表，以人工信息素值的大小反映该节点到其邻域节点路径被使用的频度； 

所述的蚂蚁数据结构包括用于邻域路由表维护的先应式前向智慧蚂蚁和先应式后向智慧蚂蚁、用于外域路由表维护的反应式前向智慧蚂蚁和反应式后向智慧蚂蚁，以及通知蚂蚁和错误蚂蚁；所述的先应式前向智慧蚂蚁从源节点发出并记录有源节点地址和节点跳转次数，先应式后向智慧蚂蚁在先应式前向智慧蚂蚁达到邻域节点后生成，并携带源节点地址、目的节点地址、跳转次数向源节点返回；所述的反应式前向智慧蚂蚁从源节点发出并记录有源节点地址、目的节点地址及跳转次数，反应式后向智慧蚂蚁在反应式前向智慧蚂蚁达到目的节点后生成，并携带源节点地址、目的节点地址、跳转次数向源节点返回；所述的通知蚂蚁生成于路由转发途中路由发生改变的节点并携带正确的源节点地址和目的节点地址向源节点返回，以修改返回途中各节点路由表中的相应条目；所述的错误蚂蚁生成于路由转发途中路由失效的节点并向源节点返回，用于删除返回途中各节点路由表中的错误路由条目。

所述邻域路由表维护的方法为： 

（1）、要进行邻域路由表维护的节点作为源节点通过广播方式发送先应式前向智慧蚂蚁，并在设定的时间内接收反馈信息；

（2）、当先应式前向智慧蚂蚁到达一个邻域内节点时，首先将该先应式前向智慧蚂蚁的跳转次数减1，之后该邻域内节点判断是否接收过该先应式前向智慧蚂蚁，如果没有接收过就产生一个先应式后向智慧蚂蚁，携带从该节点到源节点的路由返回源节点；然后判断该先应式前向智慧蚂蚁的跳转次数是否为0，如不为0则由该节点向除上一级节点外的其它邻域节点转发该先应式前向智慧蚂蚁；

（3）、当先应式后向智慧蚂蚁向源节点返回途中，从节点m跳转到节点n时，它感知节点n的待处理队列长度和节点n收到节点m的信号强度，并按公式 计算从节点n到节点目的节点j的链路质量，按公式  计算从节点n到目的节点j的链路负载；其中，，和是常数，是节点n接收到节点m的信号强度，是节点j的负载，是从节点n到节点j的链路质量；是从节点n到节点j的链路负载；

（4）、当一个先应式后向智慧蚂蚁到达源节点后，利用公式计算该蚂蚁携带的从源节点到达另一节点的路由可用性，并按照可用性大小顺序将该记录插入到源节点邻域路由表合适的位置；其中，s代表源节点，j代表另一节点，是源节点s到目的节点j链路的可用性，节点s到节点j的链路质量，是节点s到节点j的链路负载，是节点s到节点j的跳数，是常数。

所述外域路由表维护的方法为：