[发明专利]一种分子通信中的基于趋化的定向通信方法

说明书

本发明公开一种分子通信中基于趋化的定向通信算法，属于分子通信与纳米网络领域；现有技术主要采用多引诱剂多中继算法，此算法需要的引诱剂种类多，并且复杂度高；而现有的单引诱剂单中继算法，虽然节约了引诱剂的资源，但是会导致纳米机寻找目标的效率变低；本发明中中继检测到目标释放的引诱剂的阀值函数是一个相对时间递减的线性递减函数，通过这个线性递减函数，可以在某个中继节点的位置处检测目标在这里释放的引诱剂的浓度，目标在此处释放的引诱剂浓度需要根据浓度区间去设定当前中继节点是第几跳节点；本发明的方法能在节约引诱剂资源的同时，保证纳米机寻找目标的高效。

技术领域

本发明属于分子通信领域，特别涉及一种基于趋化的定向通信技术。

背景技术

分子通信是近年来新兴的交叉学科的技术，主要研究通过纳米尺寸的分子作为信息载体，实现细胞间信息传递的技术。目前，在分子通信中基于趋化的定向通信方法主要是多引诱剂多中继，单引诱剂单中继，或者无中继的方法。多引诱剂多中继的方法是，每一跳的中继释放的引诱剂种类都不一样，并且越靠近目标的引诱剂对于纳米机来说优先级更高，纳米机可以通过这些中继节点快速的寻找目标，效率很高，但是引诱剂种类要求多，复杂度高。而单引诱剂单中继的方法是，所有的中继节点都释放相同的引诱剂，但是和目标释放的引诱剂不同，引诱剂种类要求少，但是寻找目标的效率相对而言也降低了。而对于不需要中继节点的方法而言，不需要额外的引诱剂，纳米机进行随机游走去寻找目标，效率低下。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种分子通信中的基于趋化的定向通信方法，基于中继节点用来识别目标引诱剂阈值的线性递减函数，通过在中继节点处目标所释放的引诱剂的浓度去识别此中继为第几跳节点，该算法有效的节约了引诱剂的种类，并且相对于无中继节点算法和单引诱剂单中继算法提高了寻找目标的效率。

本发明采用的技术方案为：一种分子通信中的基于趋化的定向通信方法，应用场景包括：若干纳米机、若干中继节点、以及目标节点；

初始时所有中继节点进行随机移动，对目标的引诱剂进行周期性检测，若检测到目标引诱剂，则中继节点停止移动，并释放该中继节点的引诱剂；否则中继节点随机游走一个周期；

初始时所有纳米机进行随机移动，首先判断纳米机是否检测到目标，若纳米机检测到目标，则到达目标区域执行任务；若纳米机没有检测到目标，则判断是否检测到目标释放的引诱剂，若是，则向目标引诱剂浓度高的方向移动；若纳米机没有检测到目标释放的引诱剂，则判断是否检测到中继节点释放的引诱剂，若是，则纳米机根据中继节点优先级选择一个中继节点，并向该中继节点移动；若纳米机没有检测到中继节点释放的引诱剂，则纳米机继续随机游走一个周期。

所述中继节点优先级的确定过程为：根据目标在中继节点处释放的引诱剂浓度，通过预先设定的浓度区间，确定中继节点的跳数；浓度区间数值越高对应的跳数越低，跳数的数字越小对应的优先级越高。

中继节点是否检测到目标释放引诱剂，根据以下阈值函数确定：

H(t)＝a-bt，其中，a、b表示常数，t表示时间。

当有纳米机到达目标时，还需要判断到达目标的纳米机数量是否大于或等于90％，若是则定向通信过程结束，否则剩余的纳米机继续寻找目标。

纳米机根据中继节点优先级选择一个中继节点，并向其移动；具体实现过程为：若存在至少两个最高优先级的中继节点，选择其中纳米机检测到浓度最高的中继节点并向其移动，若纳米机检测到浓度最高的中继节点大于或等于2个，那么在最高优先级的中继节点中随机选取一个并向其进行移动。