[发明专利]一种基于电磁环境的机会无线传感器网络消息转发方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络中消息的转发方法，特别涉及一种机会无线传感器网络中消息的转发方法。

背景技术

机会无线传感器网络采用“存储-携带-转发”的路由模式进行消息的转发，这就要求网络中的节点积极参与网络合作才能保证消息成功交付到目的节点。现有的机会无线传感器网络为了保证较高的消息交付率，通常采用的是多副本路由算法，如Epidemic、Spray and Wait等。多副本路由算法虽然在一定程度上提高了消息成功交付的概率，但是网络中消息的多个副本在节点间大量发射和传递，会引起周围环境的电磁辐射增加。同时，网络中部分节点由于自私性而不能积极参与消息的合作转发，将大幅降低消息成功交付的概率。

发明内容

为了解决现有机会无线传感器网络消息转发存在的上述技术问题，本发明提供一种基于电磁环境的机会无线传感器网络消息转发方法，本发明解决了机会无线传感器网络中大量消息发射引起的电磁辐射增加、自私节点不合作造成消息交付率低等问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤：

1)、机会无线传感器网络中相遇的两个节点互相给对方发送自身缓存已存储的消息列表，并将自身已存储消息列表与收到的消息列表进行比较，根据转发决策给对方节点发送一个消息请求列表；

2)、节点收到对方节点的消息请求列表以后，根据优先级顺序逐个转发消息请求列表中的消息；

3)、如果对方节点拒绝按照消息请求列表转发消息，强互惠节点将对方节点加入自私节点黑名单信息列表，并上传至中心数据库；

4)、强互惠节点从中心数据库下载最新的自私节点黑名单信息列表，并根据黑名单信息列表对自私节点进行惩罚；

5)、自私节点为了避免持续受到强互惠节点的惩罚，则会积极参与网络合作，努力提高自身转发消息的概率，将自身信息从中心数据库的黑名单列表抹去。

上述的基于电磁环境的机会无线传感器网络消息转发方法中，所述步骤1)中，节点的转发决策为：

节点把对方节点缓存中包含的以自身、自身所在群组区域内的节点以及自身所在群组相邻群组区域内节点为目的节点的消息加入消息请求列表，等待对方节点按照消息请求列表完成消息的转发任务。

消息的目的节点所在群组是相遇两节点的共同从属群组时，通过如下公式计算相遇两节点处在k-1群组区域条件下进入k群组的概率，并比较得到的两个概率值大小，该概率值大者将此类消息加入消息请求列表，等待概率值小的节点将此类消息转发给概率值大的节点，计算公式如下：

其中，P_ak为节点a进入群组k的概率，P_a(at_group_k-1)表示节点a处在群组k-1区域的概率，P_a(into_group_k)表示节点a进入群组k区域的概率，P_a(at_group_k-1|into_group_k)表示节点进入群组k的情况下之前处在群组k-1区域的概率。通过该决策避免节点盲目转发消息，减少消息发射数量，从而降低电磁辐射。

上述的基于电磁环境的机会无线传感器网络消息转发方法，所述步骤2)中消息请求列表优先级顺序如下：节点把对方节点包含的以自身为目的节点的消息设置为第一优先级；把目的节点所在群组是相遇两节点共同从属群组的消息设置为第二优先级；把目的节点只与自身具有相同群组编号的消息设置为第三优先级；把目的节点从属于自身所在群组的邻居群组的消息设置为最低优先级。

上述的基于电磁环境的机会无线传感器网络消息转发方法中，所述步骤4)中，强互惠节点对自私节点进行惩罚时，自私节点的收益U与成本G之比为：

其中k表示节点单位时间内所能遇到的其他节点个数，C表示强互惠节点占所有节点的比例，P是自私节点的合作概率，t_s是自私节点的平均被惩罚时间，t表示时间，Δt表示强互惠节点对自私节点的平均惩罚时间，a表示相遇两节点的平均消息交换数，e表示节点转发一条消息的能量损耗，e'表示节点单位时间内的能量损耗。

上述的基于电磁环境的机会无线传感器网络消息转发方法中，所述步骤5)中，自私节点的合作概率P的表达式为：