[发明专利]移动传感器网络中基于能量信息捎带的高效路由方法

说明书

本发明提出一种基于能量信息捎带的移动传感器网络高效路由方法，该方法采用“基于信誉表的零开销信息捎带”、“基于剩余能量的邻居节点发送能力判断”和“ACK消息按需单播”3种新机制，解决了现有移动传感器网络相关路由方法中因未考虑邻居节点剩余能量不足以完成数据收发而导致发送节点无效地发送数据、接收节点在能量不足以转发数据时会引起信誉计算错误以及ACK消息通过在网络中泛洪传输引起控制开销和节点能耗偏大的问题，从而能够减少路由过程中的控制开销，节约节点能量，延长网络寿命。本发明提出的高效路由方法在运行时分为节点相遇感知、数据交互和信誉表更新3个阶段。

技术领域

本发明涉及移动传感网络中激励自私节点进行合作的路由方法，特别涉及采用信誉值对自私节点的合作行为进行激励和促进的场合。

背景技术

移动传感器网络是一种节点可以移动的无线传感器网络。随着移动传感器网络的逐渐广泛应用(如野生动物跟踪、行星探测及军事上的应用等)，它日益受到人们的重视。移动传感器网络是由多个移动的传感器节点组成，节点之间采用无线通信，整个网络的拓扑结构是动态变化的，节点间的通信没有一条完整的路径，所以节点间采取“存储-携带-转发”模式进行数据的传递。通常，由于移动传感器网络中节点的资源(能量或缓存空间)相对不足，为了节约资源，节点会展现出一定的自私性，主要表现为拒绝帮助其它节点转发消息。这种自私行为使得现有的移动传感器网络路由机制无法正常工作，从而导致网络性能退化。因此移动传感器网络中的节点自私问题是一个迫切需要解决的问题。

现阶段，解决移动传感器网络节点自私问题的研究工作主要集中于设计有效节点激励机制。基于博弈论的激励机制是重要研究方向之一，移动传感器网络中基于博弈的机制大概可以分为两种情况，即：基于信任的机制和基于信誉的机制。而目前，人们对于基于信誉的机制的研究所占比重较大。

在基于信誉的机制中，节点被赋予了一个通常称为“信誉值”的属性。信誉值是节点在以往与其余节点交互的过程中积累的对其行为的量化评价，可作为判断节点是否合作的依据。信誉值有三种类型：1直接信誉值，通过一个对若干观察评级因素的加权平均值决定，直接通过节点观察所得当前信誉与先前观察信誉相联系(因为在观察中，间断的不良行为对最终信誉值的评估影响极小，由此可以避免链路断开造成的错误检测，并考虑劣势节点的局部不良行为)；2间接信誉值，由于主观信誉量只考虑一个主体节点与其邻居节点之间的交互；3综合信誉值，考虑到不同的观察和评估标准，计算出一个全局的信誉值(用于不同功能时的信誉信息)。

Marti S等人提出的WatchdogPathrater方法(参见文献：Marti S,Giuli T J,Lai K,et al.Mitigating routing misbehavior in mobile ad hoc networks[C]//Proceedings of the 6th annual international conference on Mobile computingand networking.ACM,2000:255-265.)和Bansal S等人提出的OCEAN方法(参见文献：Bansal S,Baker M.Observation-based Cooperation Enforcement in Ad Hoc Networks[J].Computer Science-Networking and Internet Architecture,2003:1-10.)会对节点的行为进行统计，若观察到节点正常转发消息则信誉值增加，出现不合作行为则信誉值减小，当信誉值低于某个阈值时则认定其为自私节点。这2种方案都只利用了节点自身对邻居节点的观察信息，在计算信誉值时缺少与其余节点的交互。