[发明专利]一种海上无线Mesh网络可信协同服务方法

说明书

本发明公开了一种海上无线Mesh网络可信协同服务方法，该方法通过引入节点信誉评价机制，激励节点协作，构建基于Mesh网络和可信评价的虚拟协同服务系统，完成网络任务可信可靠传输，具体是运用节点的信任度、贡献度、可用带宽、计算能力、链路质量等作为表征节点的特征属性，以任务驱动方式，由MRC节点基于节点的服务能力评价和协作服务迁移优先级来选择协同服务的节点，构建虚拟协同服务系统，实现资源快速融合，为用户提供可靠服务。仿真实验表明，所提虚拟协同服务组织模型能有效解决海洋海岛环境下无线协同通信网络中的拥塞、单点失效、数据分发效率低的问题，提高Mesh网络的服务质量。

技术领域

本发明涉及海上无线协同通信技术领域，具体是一种海上无线Mesh网络可信协同通信方法。

背景技术

近年来，我国对于海洋海岛通信的研究日趋重视。目前，我国已建立建成的海洋卫星通信系统包括卫星紧急无线电示位标(EPIRB)和海事卫星系统 (INMARSAT)和北斗卫星导航系统。卫星紧急无线电示位标可实现紧急报警、船位识别、定位和询位功能。海事卫星系统包括多种功能系统，完成话音、传真、海上宽带数据、视频、手机短信等通信功能。我国自行研制的北斗卫星导航系统，为亚太地区提供定位、导航等服务。

目前实现海岛通信的技术以海底光缆、卫星通信、短波通信和微波散射通信为主。海底光缆能够为海岛提供可靠通信，但其具有成本高、系统复杂、工期长维护困难等劣势，一般适用于近海域的大型岛屿。卫星通信适用于群岛环境，岛屿部署通信基站，以建立卫星通信链路，岛屿间通过卫星链路协作传输实现通信。但卫星通信适用于长距离通信，同时占用大量的通信资源，在通信距离小于 200km的海岛通信链路中并不适用。无线Mesh网络(Wireless Mesh Networks， WMNs)具有部署简便、结构灵活的特点，可有效解决中短距离群岛无线通信问题。然而在海上无线Mesh网络中，由于节点所处环境具有多变性，例如耀斑干扰、台风闪电等恶劣天气，导致节点在通讯时发生单点失效、链路受阻等问题，最终导致MP(Mesh Point)簇网络彻底瘫痪。同时，由于海洋监测的需要，MP节点需承载各类传感器数据，并且即使在恶劣条件下，保证数据交付的可靠性。然而海洋监测类的数据流量，在告警期间内需要监测数据项增多，不同传感节点的服务请求将汇聚于MP节点，易造成Mesh网络拥塞，MP服务能力成为流量瓶颈，使得分组等待时延和分组丢失率增加，MP服务能力下降。

目前，我国海洋海岛通信正从小规模集群向大规模系统集群发展。目前船舶通信，通常以协作通信的方式接入海岛无线Mesh网络，协作方式分为2种，一种自身通过卫星链路接入近岸港口网络，这类通常为大型船舶，其舰载无线通信覆盖域较广，可自适应成为MP节点，簇容量有限，但传输链路速率快、延迟稳定；另一种方式以海上通信中继站或海岛基站为MP节点，舰船以短波方式接入，并提供路由协作功能。但以上两种协作方式都存在服务节点不协作问题，可能是出于客观原因，断电、链路中断、链路阻塞、环境干扰破坏等，也可能是出于主观上的不协作，无论何种原因节点的不协作行为都是有害的，如果是处于核心交互的节点出现不协作的行为，则将导致大面积网络中断。

发明内容

本发明针对海洋无线Mesh网络通信环境下，受到环境复杂多变、通信网络异构、特别是在无人岛礁建站、能源受限等导致网络节点分布不均匀等因素制约，在实施大规模网络数据通信时面临节点单点失效、负载过高或链路受限、阻塞等主观或客观原因表现出不协作问题，提出一种基于节点可信度评价的虚拟协同服务组织模型，通过引入节点信誉评价机制，激励节点协作，构建虚拟协同服务系统来完成网络任务可信可靠传输。实验结果表明，通过该模型能够有效评价网络中节点，为节点选择协作服务节点和路由管控节点制定当前路由策略提供依据，构建的虚拟协同服务系统能有效调度网络节点的共享资源完成任务可信可靠传输。

实现本发明目的的技术方案为：

一种海上无线Mesh网络可信协同服务方法，通过引入节点信誉评价机制，激励节点协作，构建基于Mesh网络和可信评价的虚拟协同服务系统，完成网络任务可信可靠传输，