专利名称：位置启发因子在无线自组网蚁群节能路由建立的应用方法
技术领域：
本发明涉及一种无线自组网络技术领域的方法，具体是一种位置启发因子在无线自组网蚁群节能路由建立的应用方法。
背景技术：
无线自组网络是一种具有分布式结构的无线网络，它的特点是不需要固定的转发基站，仅依靠网络节点本身进行数据转发和网络路由维持。其路由发现和维护过程相对于传统无线网络架构(如WIFI)而言非常复杂。另外，无线自组网络的设备终端大都是采用电池供电，其组成的网络寿命很大程度上取决于网络节点设备自身携带电池的能量消耗速度。有效降低网络通信过程中所需要消耗的能量能够延长网络寿命，进而提高无线网络通信的健壮性。因此节能策略成为无线自组网络研究的热点。 在无线自组网络领域中目前已经提出来很多涉及无线网络的各个功能层节能策略。如在MAC层上，节能策略有EC-MAC、PAMAS、IEEE802. 11网络节点睡眠状态切换方法等；在网络层上，有MTPR，MBCR，MMBCR等。另外，蚁群算法应用到无线自组网的网络层路由发现和维持也是近年来的流行方法，不仅仅因为蚁群算法的分布式，自适应等优势，而且因为其自适应参数可以根据网络状态和优化方向进行调整，具有多样的网络QoS优化适应性。现在已经提出来的基于蚁群算法的路由协议有AntHocNet、EARA、ANS1、ARAMA、AOER等。其中ARAMA, AOER等协议是基于节能角度考虑无线网络路由的建立和维护。基于蚁群算法的路由协议采用概率计算方式来进行路由选择和建立，路由选择概率计算一般是基于蚂蚁留在节点中的信息素，但也有采用信息素和其他因素相结合的方式。对于低移动速率无线自组网络，由于网络节点的地理位置信息相对固定，节点与节点之间的相对位置变化不大，使得网络的节点地理位置可以成为网络路由拓扑的参考，如果路由的建立延着源节点和目标节点的连接方向传递的概率增加，就可以提高网络连通效率，进而减少路由搜索重试的次数，减少网络能量的浪费，进一步提高网络寿命与健壮性。经对现有技术的文献检索发现，O. Hussein等在《IEEE conference Proceedingson !Performance, Computing, and Communication》(IEEE会刊性能、计算和通信)2003年4月发表的“Ant routing algorithim for mobile ad-hoc networks (ARAMA) ”(“用于移动Adhoc网络的蚂蚁路由算法(ARAMA)”)，该文中提出的ARAMA算法结合蚁群算法提出来一种节能路由方法，其路由建立概率选择基于路由建立跳数和网络节点能量消耗。ShuangBing等在((Proceedings of 2007 International conference on wireless communications,Networking and Mobile Computing, (2007年无线通信，网络技术及移动计算国际会议论文集)2007 年 9 月发表的 “An Ant-Based On-Demand Energy Routing Protocol for AdHocwireless Networks”( “一种基蚂蚁的无线Ad Hoc网络按需节能路由方法”)，该文提出的AOER(Ant-based 0n-demand Energy Routing)(基于蚂蚁的按需路由)算法采用网络节点能量和网络节点平均能量建立反向信息素表并由此由返回蚂蚁进行路由建立概率选择。上述两种方法都没有考虑在低速率无线自组网络应用中网络节点位置信息在路由建立和维护中所能起到的作用。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种位置启发因子在无线自组网蚁群节能路由建立的应用方法。本发明是通过以下技术方案实现的。—种位置启发因子在无线自组网蚁群节能路由建立的应用方法，包括以下步骤步骤一，在路由的请求蚂蚁中引入源节点位置域，在路由请求蚂蚁从节点Iii向其邻居节点Iii广播过程中，源节点S相对节点IIi的位置记为(xis, yis),由请求蚂蚁携带，源节点s相对节点η」的位置记为(xjs, yjs),在节点η」转发请求蚂蚁之前,通过(xjs, yjs)更新请求蚂蚁的源节点位置域；步骤二，当路由请求蚂蚁到达目标节点之后，路由应答蚂蚁将建立从源节点s到目标节点d的路由，设定目标节点d的若干个邻居节点Iii,分别计算目标节点d的邻居节点Hi的位置启发因子，用于选择路由应答蚂蚁的下一跳节点；步骤三，目标节点d根据节点信息素表中的信息素值以及位置启发因子，计算各邻居节点作为下一跳节点的选择概率Psid ;步骤四，目标节点d计算得到每个邻居节点作为下一跳节点的选择概率Psid之后，采用伪概率选择机制选择返回源节点S的下一跳节点Sd ；步骤五，当下一跳节点Sd从目标节点d的邻居节点集合Nd中被选择出之后，目标节点d就向该下一跳节点Sd单播路由应答蚂蚁，所述应答蚂蚁携带有源节点的位置域(xs，ys)；步骤六，如果Sd为源节点S，则表明应答蚂蚁已经到达发起请求的节点，路由寻找结束；否则设定Sd为新的目标节点d，更新应答蚂蚁携带源节点位置域，同时，转到步骤二，计算应答蚂蚁的下一跳节点。所述源节点s相对节点η」位置(xjs, yJs)为
权利要求
1.一种位置启发因子在无线自组网蚁群节能路由建立的应用方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤一，在路由的请求蚂蚁中引入源节点位置域，在路由请求蚂蚁从节点Hi向其邻居节点η」广播过程中，源节点s相对节点Iii的位置记为(xis，yis)，由请求蚂蚁携带，源节点s相对节点η」的位置记为(xjs, yjs),在节点η」转发请求蚂蚁之前,通过(xjs, yjs)更新请求蚂蚁的源节点位置域； 步骤二，当路由请求蚂蚁到达目标节点之后，路由应答蚂蚁将建立从源节点s到目标节点d的路由，设定目标节点d的若干个邻居节点Iii,分别计算目标节点d的邻居节点Iii的位置启发因子，用于选择路由应答蚂蚁的下一跳节点； 步骤三，目标节点d根据节点信息素表中的信息素值以及位置启发因子，计算各邻居节点作为下一跳节点的选择概率Psid ; 步骤四，目标节点d计算得到每个邻居节点作为下一跳节点的选择概率psid之后，采用伪概率选择机制选择返回源节点s的下一跳节点Sd ； 步骤五，当下一跳节点Sd从目标节点d的邻居节点集合Nd中被选择出之后，目标节点d就向该下一跳节点Sd单播路由应答蚂蚁，所述应答蚂蚁携带有源节点的位置域(xs，ys)； 步骤六，如果\为源节点s，则表明应答蚂蚁已经到达发起请求的节点，路由寻找结束；否则设定Sd为新的目标节点d，更新应答蚂蚁携带源节点位置域，同时，转到步骤二，计算应答蚂蚁的下一跳节点。
2.根据权利要求1所述的位置启发因子在无线自组网蚁群节能路由建立的应用方法，其特征在于，所述源节点s相对节点η」位置(xjs, yJs)为
3.根据权利要求1所述的位置启发因子在无线自组网蚁群节能路由建立的应用方法，其特征在于，所述目标节点d的邻居节点Ili的位置启发因子为1-J- (OS f)
4.根据权利要求1所述的位置启发因子在无线自组网蚁群节能路由建立的应用方法，其特征在于，所述选择概率Psid为
5.根据权利要求1所述的位置启发因子在无线自组网蚁群节能路由建立的应用方法，其特征在于，所述返回源节点s的下一跳节点Sd为
6.根据权利要求5所述的位置启发因子在无线自组网蚁群节能路由建立的应用方法，其特征在于，所述伪概率选择机制包括 -当Pn < Ptl时，选择具有最大选择概率的邻居节点作为返回源节点S的下一跳节点； -当Pn > Ptl时，采用轮盘赌的方法按照各邻居节点的选择概率分布进行概率选择。
7.根据权利要求1所述的位置启发因子在无线自组网蚁群节能路由建立的应用方法，其特征在于，所述更新后的应答蚂蚁携带源节点位置域为
全文摘要
本发明公开了一种位置启发因子在无线自组网蚁群节能路由建立的应用方法，在低速率无线自组网络的网路层基于蚁群算法的网络节能路由的基础上引入网络节点地理位置作为路由建立时的概率选择启发因子之一，使得地理位置分布更有利的邻居节点可以获得较大的路由被选择概率，有利于提高路由搜索的成功率，从而减少路由搜索重试的次数，进一步减少能量的浪费。本发明在源节点发起路由请求，广播路由请求蚂蚁并搜索网络的状态信息后，目标节点产生的路由应答蚂蚁会采用概率选择的方法建立从源节点到目标节点的路由，而位置启发因子作为路由概率选择的重要因素之一，使得路由概率选择更偏向于目标节点与源节点的连接方向。
文档编号H04W40/04GK103024856SQ201210593538
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者唐晓宁, 陈佳品, 李振波, 张大伟, 双兵, 胡寿伟 申请人:上海交通大学