移动自组网中基于蚁群算法的分布式服务组合方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及移动自组织网络技术领域，尤其是涉及一种移动自组网中基于蚁群算 法的分布式服务组合方法。
【背景技术】
[0002] 移动自组网（MobileAdhocNetworks,MANETs)是普适计算、传感器网络和物联 网的重要基础性网络，它是由多个移动无线终端组成的一个无中也控制的多跳、临时和自 治性网络。由于该无线网络具有自组织能力、容错性、快速部署和适应性特点，它目前广泛 应用于灾难救助、环境保护、数据采集、战场、物流、深海和太空探索等领域。移动自组网目 前得到学术界和企业界的广泛关注，特别是近十年来对它进行了大量的研究和应用。
[0003] 虽然通过诸多学者的不懈努力，在MANETs领域已取得了一系列重要成果，但该些 研究大量集中在网络的物理层、链路层和网络层，对网络应用层的研究较少。目前MANETs 主要用来传输数据，而不是提供服务。传输数据意味着收集分布于网络节点上的原始数据， 在某一节点进行数据的集中处理，该种客户/服务器模式易导致网络拥堵、计算集中、容错 能力差W及系统不易扩展等问题。我们认为，MANETs中的节点将原始数据在本地加工后的 结果、或直接将本地资源作为一种服务提供给用户或其他节点，该更符合该网络的分布性、 可扩展性和自组织特性。
[0004] 在面向服务架构（S0A)的促进下，一些学者开始研究在MANETs网络环境中的服 务发现问题，如服务发现结构框架、服务发现模型、服务描述方法W及服务发现协议。由于 在MANETs中更多节点仅提供功能单一的服务，而用户需求却往往比较抽象和复杂，所W很 多情况下发现的单个服务却无法满足用户比较复杂的需求。在实际应用中，服务组合在 MANETs中会频繁发生，其作用更为重要。于是，最近5年在Adhoc网络环境下的服务组合 研究相继展开，如适合于服务组合的系统框架、用于服务发现和组合的网络协议、考虑服务 质量（QoS)的服务组合、基于语法和语义描述的服务组合方法。尽管该些研究取得了一定 的成果，但它们与实际应用还存在较大差距。造成该一问题的根本原因是该些研究将适用 于网络固定、资源丰富和环境稳定网络条件下的Web服务组合思想和方法，直接移植到资 源相对贫乏、不断动态变化的无线Adhoc网络中。其主要问题具体体现在W下方面：
[0005] 1)目前MANETs中的服务组合方法实际上都是分布式服务发现与集中式服务组合 的结合，所谓考虑服务组合中的QoS实际上只考虑了各单个服务（子服务）的QoS,并未考 虑连接该些子服务的网络链路的QoS,而网络链路的QoS在MANETs中占据重要地位，所W组 合成的组合服务的QoS无法保证满足用户QoS需求。现有的分布式服务组合协议采用分布 式发现服务后集中式组合服务的方式，未考虑网络链路的QoS,难W确保组合服务满足用户 QoS需求。
[0006] 2)在MANETs中进行服务组合的控制消息若没有进行有效控制，极易发生网络广 播风暴化roadcaststorm),严重浪费网络资源，甚至可能导致网络痛疾。在上述研究中都 未系统考虑节点和网络的资源节约问题。
[0007] 上述所存在的问题，严重制约了服务组合在MA肥Ts环境中的研究和应用。基于互 联网的集中式服务组合方法无法直接应用于MANETs网络，必须建立适应MANETs环境的新 型分布式服务组合方法。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可提高消息发 现的组合服务效率、降低网络中控制消息负载的移动自组网中基于蚁群算法的分布式服务 组合方法。
[0009] 本发明的目的可W通过W下技术方案来实现：
[0010] 一种移动自组网中基于蚁群算法的分布式服务组合方法，该方法包括W下步骤：
[0011] 步骤一，服务组合消息产生，客户节点根据用户需求产生基于语义的服务组合请 求，并将该请求封装于服务请求消息中，形成依次发现和组合网络子服务的请求蚁，并向邻 居节点传播；
[0012] 步骤二，服务请求消息处理，某一邻居节点接收到服务请求消息，即请求蚁，解析 该请求蚁，将该请求蚁的下一子服务信息与本节点服务注册中也的声明服务进行匹配，找 到所有满足要求的子服务，并更新该请求蚁的状态信息，依据本节点的服务激素表选择下 一个邻居节点转发或抛弃请求蚁；
[0013] 步骤H，服务应答消息的产生和传播，当请求蚁发现最后一个子服务后，当前节点 产生一个服务应答消息，该服务应答消息作为应答蚁W单播方式沿服务路径的反向路径返 回源节点，形成一个服务组合方案，并更新其路径上各节点的服务激素表和服务路径表；
[0014] 步骤四，最优组合服务的选择，当源节点接收到多个应答蚁后，从所有备选的服务 组合方案中选择出最节约资源的组合服务作为最优服务组合方案；
[0015] 步骤五，组合服务调用，源节点发送服务调用消息使用发现的组合服务。
[0016] 所述的服务请求消息的头部结构表示为：
[0017] (fantID,sourceNode,preServiceNode,nextFunction,sumDelay,sumCost, maxDelay,functionGraph,passedServicePath,ttl)
[0018] 其中，fantID表示服务请求消息的ID标识；sourceNode是产生该消息的源节点； preServiceNode表示当前消息所经由的最后一个服务节点；next化nction表示需要发现 的下一个子服务；sumDelay表示所经历的路径的时间延迟值；sumCost表示所经历的路径 的费用值；maxDelay表示组合服务的最大允许时间延迟，maxDelay=旷。；functionGraph 表示功能图；passedService化th表示该消息所经由的服务路径Ptt;ttl为消息的生存时间 值。
[0019] 所述的服务激素表的行表示服务，列表示邻居节点，其中表项为某一节点找到某 一服务的激素值，该激素值由时间延迟激素值和费用激素值共同表示。
[0020] 所述的步骤二中，转发请求蚁时，从该节点到其邻居节点j链路的转发概率由下 式计算得到：
[0021]
【主权项】
1. 一种移动自组网中基于蚁群算法的分布式服务组合方法，其特征在于，该方法包括 以下步骤： 步骤一，服务组合消息产生，客户节点根据用户需求产生基于语义的服务组合请求，并 将该请求封装于服务请求消息中，形成依次发现和组合网络子服务的请求蚁，并向邻居节 点传播； 步骤二，服务请求消息处理，某一邻居节点接收到服务请求消息，即请求蚁，解析该请 求蚁，将该请求蚁的下一子服务信息与本节点服务注册中心的声明服务进行匹配，找到所 有满足要求的子服务，并更新该请求蚁的状态信息，依据本节点的服务激素表选择下一个 邻居节点转发或抛弃请求蚁； 步骤三，服务应答消息的产生和传播，当请求蚁发现最后一个子服务后，当前节点产生 一个服务应答消息，该服务应答消息作为应答蚁以单播方式沿服务路径的反向路径返回源 节点，形成一个服务组合方案，并更新其路径上各节点的服务激素表和服务路径表； 步骤四，最优组合服务的选择，当源节点接收到多个应答蚁后，从所有备选的服务组合 方案中选择出最节约资源的组合服务作为最优服务组合方案； 步骤五，组合服务调用，源节点发送服务调用消息使用发现的组合服务。
2. 根据权利要求1所述的一种移动自组网中基于蚁群算法的分布式服务组合方法，其 特征在于，所述的服务请求消息的头部结构表示为 ： (fantID, sourceNode,preServiceNode, nextFunction,sumDelay,sumCost,maxDelay, functionGraph, passedServicePath, ttl) 其中，fantID表示服务请求消息的ID标识；sourceNode是产生该消息的源节点；preServiceNode表示当前消息所经由的最后一个服务节点；nextFunction表示需要发现 的下一个子服务；sumDelay表示所经历的路径的时间延迟值；sumCost表示所经历的路径 的费用值；maxDelay表示组合服务的最大允许时间延迟，maxDelay = Dlreq ;functionGraph 表示功能图；passedServicePath表示该消息所经由的服务路径;ttl为消息的生存时间 值。
3. 根据权利要求1所述