[发明专利]一种智能电网高级量测系统AMI网络抗干扰攻击路由算法

说明书

本发明公开了一种智能电网高级量测系统AMI网络抗干扰攻击路由算法，是对RPL路由算法的一种改进，能够优化地选择一条性能指标最优的默认RPL路径，同时选择多条备用路径，备用路径与默认路径之间能够实现在存在干扰攻击的情况下同时失效的概率最小。本发明中节点在选择默认母节点之后，根据可用性历史向量为每一个潜在母节点的Rank值加一个惩罚项，然后选取Rank值依然小于自己的节点作为备用母节点。当发生Jamming攻击导致默认母节点不可用时，节点可迅速切换到备用母节点。在构成下行路由路径时，节点的DAO信息发给所有的母节点，使得Root节点可以尽可能多的收集到下行的潜在路由路径，然后根据所提路径可用性历史向量选择到达某个下行节点的默认路径和备选路径。

技术领域

本发明属于智能电网高级量测系统AMI路由算法领域，涉及一种抗干扰攻击的智能电网无线网络路由算法，尤其涉及一种智能电网高级量测系统AMI 网络抗干扰攻击路由算法。

背景技术

智能电网高级量测系统AMI采用无线通信建立起智能电表的通信网络，如何为智能电表设计合理的路由算法成为了一个研究的热点。IETF(国际互联网工程任务组)成立了ROLL(Routing Over Low-power and Lossy networks 工作组并设计了适用于低功耗和有损网络的标准协议RPL(IPv6 Routing Protocol for Low-power and Lossy networks)。该协议被广泛认为适用于智能电网AMI通信网络，并且有大量相关研究工作正在进行。然而，RPL协议存在一系列尚未解决的问题，比如RPL中路由路径由一条默认路径起主要作用，当出现故障时重新发现新路由的过程十分耗时，并且当AMI网络中存在干扰攻击时，RPL路由协议的效率将极大的降低。

传统的RPL路由算法中路由路径由一条默认路径起主要作用，当出现故障时重新发现新路由的过程十分耗时，并且当AMI网络中存在干扰攻击时， RPL路由协议的效率将极大的降低。

发明内容

本发明提供一种智能电网高级量测系统AMI网络抗干扰攻击路由算法，是一种抗干扰攻击的多路径改进RPL路由算法，该算法能够优化地选择一条性能指标最优的默认RPL路径，同时选择多条备用路径，备用路径与默认路径之间能够实现在存在干扰攻击的情况下同时失效的概率最小。该算法能在存在干扰攻击的情况下提升智能电网通信网络的稳定性。

本发明的一种智能电网高级量测系统AMI网络抗干扰攻击路由算法，是通过如下方法实现的：

本发明结合RPL路由算法，在RPL路由算法DODAG构成的过程中，采用可用性历史向量(AHV,Availability History Vector)优化节点的选取，为每个节点选取多个备选母节点，当默认母节点遭到干扰攻击时自动切换到备选母节点集中的节点。

在下行数据路由构成时，采用AHV提出了多备选路径构成的算法，选取的多条备用路径与默认路径之间能够实现在存在干扰攻击的情况下同时失效的概率最小。

可用性历史向量AHV用于上行路径构建与下行路径构建的过程中，采用k 比特二进制序列表示，AHV分为链路可用性历史向量L_i与路径可用性历史向量P_k。

链路可用性历史向量L_i定义为

式中：表示链路i在时刻t的可用性，的计算方法为

式中：PDR表示分组传送率(Packet delivery ratio，PDR)，θ为人为设定的传输阈值。当PDR低于该阈值时，认为链路t时刻的状态为不可用。

路径可用性历史向量P_k定义为