一种双生物启发的无线自组网络路由决策方法
【专利摘要】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，包括三个独立运行的部分组成，即路由表维护、路由决策和路由转发，三个组成部分分工协作，共同支撑双生物启发的移动自组网络路由决策方法。解决了移动自组网络效率较低、可靠性差、能耗较高等技术问题；降低了节点的故障发生率，优化了网络结构，用该方法组建的网路由结构简单、安全可靠，适合推广使用。
【专利说明】一种双生物启发的无线自组网络路由决策方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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】
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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O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η时，它感知节点η的待处理队列长度和节点η收到节点m的信号强度，并按公式
【权利要求】
1.一种双生物启发的无线自组网络路由决策方法，其特征在于: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。
2.根据权利要求1所述的一种双生物启发的无线自组网络路由决策方法，其特征在于: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O，如不为O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η时，它感知节点η的待处理队列长度和节点η收到节点m的信号强度，并按公式
3.根据权利要求1所述的一种双生物启发的无线自组网络路由决策方法，其特征在于:所述外域路由表维护的方法为: (1)、要进行外域路由表维护的节点作为源节点s，根据公式
4.根据权利要求1所述的一种双生物启发的无线自组网络路由决策方法，其特征在于:进行路由决策的方法为: (1)、源节点S查看自己的邻域路由表，如果存在未过期的路由条目，则选择路由表中第一条路由条目进行发送，并设置时间间隔？；，转向步骤(3)；如果其邻域路由表中不存在未过期的路由条目，则查找自己的外域路由表，若其外域路由表中存在未过期的路由条目，则选择外域路由表中第一条路由条目进行发送，并设置时间间隔？;，转向步骤(3);若仍不存在未过期的路由条目，则调用外域路由表维护进行路由发现； (2)、等待一个外域路由表维护中路由发现的时间间隔，转向步骤(1)； (3)、发送数据； (4)、等待时间间隔T2，如果收到目的节点的确认，则转向步骤(7)，否则，转向步骤(5)； (5)、如果等待的时间超过$，转向步骤(6)，否则转向步骤(4)； (6)、如果需要继续重发数据，转向步骤(1);否则转向步骤(7)；(7)、发送结束。
5.根据权利要求1所述的一种双生物启发的无线自组网络路由决策方法，其特征在于:进行路由转发的方法为: (1)、如果节点?'收到需转发的数据包，则转向步骤(2)，否则继续休眠； (2)、节卢I根据其路由表向路由的下一个节点转发数据，并设置一个时间间隔&，等待； (3)、当G到时，如果收到来自下一跳的确认，则转向步骤(5);否则，节点:调用路由表维护进行路由发现； (4)、如果发现从节点I'到目的节点的路由，则向源节点s发送通知蚂蚁，并沿途修改相应路由表条目，然后转向步骤(2);否则，向源节点s发送错误蚂蚁，并从沿途节点路由表中删除相应路由表条目，然后转向步骤(5)； (5)、算法结 束。
【文档编号】H04W40/02GK103813404SQ201410040881
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2014年1月28日
【发明者】张明川, 吴庆涛, 郑瑞娟, 娄颖, 白秀玲, 魏汪洋 申请人:河南科技大学