[发明专利]基于量子退火的移动自组织网络分簇及簇间路由规划方法

说明书

本发明提出一种基于模拟量子退火的移动自组织网络分簇及簇间路由规划方法，主要解决现有技术能量消耗大的问题。其实现方案是：初始化移动自组织网络所有节点的集合A；节点集合A向空中平台发送数据信息；空中平台根据节点集合的数据信息得到总的节点集合集R；对节点集合集R中的每一个节点集合构造经典哈密顿量Hsubgt;c/subgt;；根据哈密顿量Hsubgt;c/subgt;，利用路径积分蒙特卡罗量子退火算法计算分簇和簇间路由规划的最优解ssubgt;best/subgt;；根据该最优解得到新的分簇信息及路由信息，并将这些信息通知给所有节点，形成新的规划方案进行高效、可靠的数据传输。本发明减少网络的通信能量消耗，提高了路由规划的效率，可用于移动自组织网络路由的快速构建。

技术领域

本发明属于量子信息技术领域，特别涉及一种移动自组织网络分簇和簇间路由规划的方法，可用于移动自组织网络路由的快速构建。

背景技术

移动自组织网络是一种多跳、临时的自治网络系统，能够在缺乏基础设施支持的环境中提供组网通信的能力，通过节点以分布式的方式协同工作，实现路由。该实现过程涉及到移动自组织网络通信的路由规划，由于移动自组织网络的高移动性，动态拓扑、带宽和能量有限等特点，因而设计一种节能高效的路由协议是移动自组织网络通信的重点。

为了提高移动自组织网络路由规划的效率，研发人员提出很多解决方案，例如，申请公布号为CN113660710A，名称为“一种基于强化学习的移动自组织网络路由方法”的专利申请，公开一种基于强化学习的移动自组织网络路由方法。该方法通过对节点质量和链路质量的双目标决策，构建网络拓扑结构；将复杂网络相关方法作为强化学习框架下Q值表的生成依据，为节点质量的初步评估提供标准；采用全路径上的节点介数作为路由奖励的计算依据，充分表达非均匀网络中最短路径的需求，能够有效的建立网络拓扑结构，减少网络结构的维护成本，利用非均匀网络的特性，实现数据高效传输，提高路由规划的效率。但是由于移动自组织网络的路由协议主要应用在以小电池组为能量来源的移动设备上，因此能量消耗也是路由协议的研究重点，如何延长整个网络的生存时间是路由协议性能评价标准中一个新的研究热点。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种基于量子退火算法的移动自组织网络分簇和簇间路由规划方法，以在提高移动自组织网络路由规划效率的同时，减少移动自组织网络节点间通信时的能量消耗，实现负载均衡，延长移动自组织网络生存时间。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：

(1)初始化移动自组织网络节点通信模型：

初始化包括分布在空间直角坐标系O-XYZ空间中的移动自组织网络所有节点的集合：A＝{a₁,a₂,...,a_n,...,a_N}，其中，a_n表示第n个节点，N表示移动自组织网络中节点的总数量，N≥2，a_n的位置坐标为(x_n,y_n,z_n)，节点间通信需要消耗电池能量，电池剩余能量集合为：E＝{e₁,e₂,...,e_n,...,e_N}，其中，e_n表示第n个节点的初始能量；

(2)节点集合A进行初始的簇划分；

(2a)每个节点a_n向其它节点广播自己的位置坐标信息(x_n,y_n,z_n)；

(2b)节点集合A中的第一个节点a₁生成一个0到1的随机数，并判断该随机数是否比预设判断阈值T(n)大，若是，将自己作为簇首，否则，将自己作为簇成员，第二个节点至第N个节点依次判断，得到初始的簇首节点集合，其中，0＜T(n)＜1；