專利名稱：一種移動(dòng)代理ma的動(dòng)態(tài)路線選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種融合網(wǎng)絡(luò)中MA的路線選擇方法。
背景技術(shù)：
信息技術(shù)主要分信息處理、信息傳輸和信息獲取三個(gè)部分。其中，信息處理主要依賴計(jì)算機(jī)；信息傳輸主要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)；信息獲取主要使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN。目前，WSN是一種全新的信息獲取平臺(tái)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種檢測(cè)對(duì)象的信息，并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的指定范圍內(nèi)目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤，具有快速展開、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)，有著廣闊的應(yīng)用前景。具有巨大的發(fā)展空間，其與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的融合對(duì)于人類社會(huì)的方方面面都將產(chǎn)生巨大的影響。融合網(wǎng)絡(luò)管理的主要目標(biāo)是使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可管可控，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源配置，降低信息獲取和信息處理的成本，延長(zhǎng)信息獲取網(wǎng)絡(luò)的生命周期，發(fā)揮信息處理網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，提供持續(xù)穩(wěn)定的服務(wù)來(lái)滿足應(yīng)用業(yè)務(wù)需求。因此，它要盡可能充分地利用有限的網(wǎng)絡(luò)資源，保證應(yīng)用業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。由于WSN的資源受限、自組織性、拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化、大規(guī)模部署、網(wǎng)絡(luò)自身通常存在異構(gòu)性等特點(diǎn)，給融合網(wǎng)絡(luò)管理帶來(lái)了特殊性，傳統(tǒng)固定網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中使用的網(wǎng)路管理協(xié)議和技術(shù)無(wú)法被直接使用。WSN的網(wǎng)絡(luò)管理是一個(gè)嶄新的研究領(lǐng)域，最近才受到研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注。相對(duì)于傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議、MAC協(xié)議及對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的研究，網(wǎng)絡(luò)管理方案當(dāng)前考慮的較少，2003 年 2 月 Linnyer B. Ruiz 等在 IEEE Communication Magazine 上首次提出了 WSN網(wǎng)絡(luò)管理架構(gòu)MANNA。WSN與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)融合的網(wǎng)絡(luò)管理更是缺少相關(guān)研究，如何對(duì)這種大規(guī)模的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效管控給廣大科研人員提出了新的挑戰(zhàn)。移動(dòng)代理MA具備的智能性、移動(dòng)性、自主性和并行處理的特點(diǎn)為其帶來(lái)了廣泛的應(yīng)用前景，網(wǎng)絡(luò)管理是其最有潛力的應(yīng)用領(lǐng)域之一。“遷移-計(jì)算-遷移”的工作模式以及 MA間的通信和協(xié)作為大型異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的分布式應(yīng)用提供了全新的整體解決方案，為WSN與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)融合的網(wǎng)絡(luò)管理提供了有力的技術(shù)支撐。MA技術(shù)的最大特點(diǎn)就是通過(guò)在路由主機(jī)上運(yùn)行MA所攜帶的代碼代替用戶和路由主機(jī)進(jìn)行交互，將交互的最終結(jié)果傳回用戶，從而達(dá)到為用戶服務(wù)的目的。將MA技術(shù)應(yīng)用到融合網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中，可以有效的增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性，克服網(wǎng)絡(luò)間異構(gòu)性以及WSN通信的不穩(wěn)定性，減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量，均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。圖1提供了基于MA的融合網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)管理模式，MA通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的訪問完成網(wǎng)絡(luò)管理任務(wù)。目前，應(yīng)用于異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)中的MA遷移路線的選擇是一個(gè)急需解決的關(guān)鍵問題， 對(duì)節(jié)點(diǎn)訪問順序的選擇會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)能量的消耗產(chǎn)生巨大影響，然而尋找最優(yōu)訪問順序被認(rèn)為是一個(gè)NP(〃 non-deterministic polynomial time")完全問題。MA的路線計(jì)劃可以分為靜態(tài)方式、動(dòng)態(tài)方式和混合方式三類。所述靜態(tài)方式指MA派遣之前遷移路線已經(jīng)完全由派遣節(jié)點(diǎn)決定；所述動(dòng)態(tài)方式指MA根據(jù)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前狀態(tài)決定訪問節(jié)點(diǎn)和訪問路線；所述混合方式指派遣節(jié)點(diǎn)決定訪問節(jié)點(diǎn)的集合，訪問順序由MA動(dòng)態(tài)決定。所述靜態(tài)方式可以應(yīng)用在相對(duì)簡(jiǎn)單、明確的管理過(guò)程，即事先給出一張目標(biāo)主機(jī)或設(shè)備的有序列表，MA攜帶該列表有序進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和網(wǎng)絡(luò)管理。這種靜態(tài)的路由策略需要假設(shè)MA派遣節(jié)點(diǎn)掌握所有待選駐留節(jié)點(diǎn)的位置信息，而且對(duì)于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和信息內(nèi)容動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)，以及非確定性的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)管理任務(wù)，會(huì)明顯導(dǎo)致路線選擇方案性能下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種融合網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)代理MA的動(dòng)態(tài)路線選擇方法，為融合網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)高效、安全、可靠的網(wǎng)絡(luò)管理提供保障。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供的移動(dòng)代理MA的動(dòng)態(tài)路線選擇方法包括移動(dòng)代理MA駐留節(jié)點(diǎn)向所有待選鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送查詢數(shù)據(jù)包QIP，并等待接收滿足響應(yīng)條件的待選鄰居節(jié)點(diǎn)回復(fù)的響應(yīng)數(shù)據(jù)包RIP ；MA駐留節(jié)點(diǎn)接收待選鄰居節(jié)點(diǎn)返回的所述RIP，得到待選鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息， 并根據(jù)所述數(shù)據(jù)信息計(jì)算待選鄰居節(jié)點(diǎn)的價(jià)值CV，選擇價(jià)值最大的待選鄰居節(jié)點(diǎn)作為MA 下一個(gè)駐留節(jié)點(diǎn)。所述QIP包含任務(wù)抽象信息、駐留節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率信息。所述RIP包含根據(jù)所述任務(wù)抽象信息得到的信息價(jià)值信息、根據(jù)駐留節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率信息得到的傳輸損耗信息和鄰居節(jié)點(diǎn)剩余能量信息。其中，滿足響應(yīng)條件包括1、信息價(jià)值大于價(jià)值閾值；2、傳輸損耗小于損耗閾值；3、待選鄰居節(jié)點(diǎn)剩余能量大于能量閾值。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供的移動(dòng)代理MA的動(dòng)態(tài)路線選擇方法包括A)移動(dòng)代理MA駐留節(jié)點(diǎn)Ni向多個(gè)待選駐留節(jié)點(diǎn)發(fā)送包含任務(wù)抽象信息和駐留節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率信息的查詢數(shù)據(jù)包QIP ；B)多個(gè)待選駐留節(jié)點(diǎn)接收并解析QIP，得到任務(wù)抽象信息和駐留節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率信息，并根據(jù)所述任務(wù)抽象信息計(jì)算各自的信息價(jià)值、根據(jù)駐留節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率信息計(jì)算駐留節(jié)點(diǎn)至待選駐留節(jié)點(diǎn)之間的傳輸損耗costy，當(dāng)待選駐留節(jié)點(diǎn)的信息價(jià)值、大于價(jià)值閾值Vt、傳輸損耗COSti, J小于損耗閾值costT且待選駐留節(jié)點(diǎn)剩余能量h大于能量閾值& 時(shí)，待選駐留節(jié)點(diǎn)向駐留節(jié)點(diǎn)Ni發(fā)送包含信息價(jià)值V”傳輸損耗cost"和待選駐留節(jié)點(diǎn)剩余能量&的響應(yīng)數(shù)據(jù)包RIP;C)駐留節(jié)點(diǎn)Ni收到并解析返回的RIP，根據(jù)得到信息價(jià)值Vj、傳輸損耗cost"和待選駐留節(jié)點(diǎn)剩余能量&，計(jì)算和比較多個(gè)待選駐留節(jié)點(diǎn)的價(jià)值CV，并選擇價(jià)值最大的待選駐留節(jié)點(diǎn)作為MA下一個(gè)駐留節(jié)點(diǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于1、本發(fā)明為應(yīng)用于異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)的MA提供了有效的動(dòng)態(tài)路線選擇算法，為WSN與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)融合的網(wǎng)絡(luò)管理提供了有力的技術(shù)支撐。2、本發(fā)明通過(guò)QIP和RIP進(jìn)行交互，將鄰居節(jié)點(diǎn)或待選駐留節(jié)點(diǎn)可以提供的信息價(jià)值作為重要參考，提高了 MA遷移的有效性，降低了網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，有效避免了 MA對(duì)非必要節(jié)點(diǎn)的訪問。
3、本發(fā)明對(duì)待選駐留節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)條件提出限制，可有效均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。


圖1是基于MA的融合網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)管理示意圖；圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的MA的動(dòng)態(tài)路線選擇方法流程圖；圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例中參數(shù)權(quán)重因子W和任務(wù)抽象的生成示意圖；圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的MA的動(dòng)態(tài)路線選擇方法流程圖；圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例中參數(shù)權(quán)重因子W、任務(wù)抽象和廣播范圍因數(shù)α的生成示意圖；圖6是本發(fā)明第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的QIP格式；圖7是本發(fā)明第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的RIP格式。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，以下所說(shuō)明的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。圖1顯示了基于MA的融合網(wǎng)絡(luò)管理模式示意圖，如圖1所示，這種管理模式假定融合網(wǎng)絡(luò)采用分簇網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，移動(dòng)代理只訪問簇頭節(jié)點(diǎn)，如MA駐留節(jié)點(diǎn)、MA待選駐留節(jié)點(diǎn)。 MA駐留節(jié)點(diǎn)接收MA派遣節(jié)點(diǎn)發(fā)送的用于管理的移動(dòng)代理MA后，進(jìn)行代理處理，處理完成后，向下一個(gè)待選駐留節(jié)點(diǎn)發(fā)送ΜΑ，直到移動(dòng)代理完成管理任務(wù)，返回MA派遣節(jié)點(diǎn)。圖2顯示了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種MA選擇下一訪問節(jié)點(diǎn)的方法流程圖，如圖2 所示，步驟包括步驟S201 =MA駐留節(jié)點(diǎn)Ni確定權(quán)重因子W = (WvWcWe)和任務(wù)抽象。步驟S202 =MA駐留節(jié)點(diǎn)Ni向所有待選鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送包含任務(wù)抽象信息和駐留節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率信息的查詢數(shù)據(jù)包QIP，并等待接收滿足響應(yīng)條件的待選鄰居節(jié)點(diǎn)回復(fù)的響應(yīng)數(shù)據(jù)包RIP，鄰居節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)為1、2、3…j。步驟S203 =MA駐留節(jié)點(diǎn)Ni接收待選鄰居節(jié)點(diǎn)返回的所述RIP，得到待選鄰居節(jié)點(diǎn)的信息價(jià)值\、傳輸損耗COSty和鄰居節(jié)點(diǎn)剩余能量&。步驟S204 根據(jù)從RIP得到待選鄰居節(jié)點(diǎn)的信息價(jià)值Vj、傳輸損耗Costiij和鄰居節(jié)點(diǎn)剩余能量Ep計(jì)算待選鄰居節(jié)點(diǎn)的能量損耗、和待選鄰居節(jié)點(diǎn)的基本信息集合NiBI, 其中
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)代理MA的動(dòng)態(tài)路線選擇方法，其特征在于，包括移動(dòng)代理MA駐留節(jié)點(diǎn)向所有待選鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送查詢數(shù)據(jù)包QIP，并等待接收滿足響應(yīng)條件的待選鄰居節(jié)點(diǎn)回復(fù)的響應(yīng)數(shù)據(jù)包RIP ；MA駐留節(jié)點(diǎn)接收待選鄰居節(jié)點(diǎn)返回的所述RIP，得到待選鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)信息計(jì)算待選鄰居節(jié)點(diǎn)的價(jià)值CV，選擇價(jià)值最大的待選鄰居節(jié)點(diǎn)作為MA下一個(gè)駐留節(jié)點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MA的動(dòng)態(tài)路線選擇方法，其特征在于，所述QIP包含任務(wù)抽象信息、駐留節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MA的動(dòng)態(tài)路線選擇方法，其特征在于，所述RIP包含根據(jù)所述任務(wù)抽象信息得到的信息價(jià)值信息Vp根據(jù)駐留節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率信息得到的傳輸損耗信息 COStijj和鄰居節(jié)點(diǎn)剩余能量信息&。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MA的動(dòng)態(tài)路線選擇方法，其特征在于，根據(jù)傳輸損耗信息 cost,,,.得到能量損耗信息C^并根據(jù)所述信息價(jià)值信息、、能量損耗信息Cm和鄰居節(jié)點(diǎn)剩余能量信息&，利用如下公式計(jì)算所有鄰居節(jié)點(diǎn)的價(jià)值CV CV = CCV1CV2... CVj) = WxV1V2 ...VjV1V2 ...VjCu_Ci’2 ··"C1, j= (WvWcWe)X-cu_Q’2 ·· _Ci’jE1E2eJ JIvE1E2EJ J其中，C1,j =(m+ Xdk.fk).costy，m為移動(dòng)代理的初始大小，d為MA駐留節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)k 二O量，f為數(shù)據(jù)量的壓縮比例；所述W= (WVW。WJ，Wv是信息價(jià)值的權(quán)重因子，W。是能量損耗的權(quán)重因子，We是剩余能量的權(quán)重因子。
5.一種MA的動(dòng)態(tài)路線選擇方法，其特征在于，包括A)移動(dòng)代理MA駐留節(jié)點(diǎn)Ni向多個(gè)待選駐留節(jié)點(diǎn)發(fā)送包含任務(wù)抽象信息和駐留節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率信息的查詢數(shù)據(jù)包QIP ；B)多個(gè)待選駐留節(jié)點(diǎn)接收并解析QIP，得到任務(wù)抽象信息和駐留節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率信息， 并根據(jù)所述任務(wù)抽象信息計(jì)算各自的信息價(jià)值、根據(jù)駐留節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率信息計(jì)算駐留節(jié)點(diǎn)至待選駐留節(jié)點(diǎn)之間的傳輸損耗Costi, j,當(dāng)待選駐留節(jié)點(diǎn)的信息價(jià)值Vi大于價(jià)值閾值 Vt、傳輸損耗Costi, j小于損耗閾值costT且待選駐留節(jié)點(diǎn)剩余能量&大于能量閾值&時(shí)， 待選駐留節(jié)點(diǎn)向駐留節(jié)點(diǎn)Ni發(fā)送包含信息價(jià)值V”傳輸損耗COSty和待選駐留節(jié)點(diǎn)剩余能量&的響應(yīng)數(shù)據(jù)包RIP;C)駐留節(jié)點(diǎn)Ni收到并解析返回的RIP，根據(jù)得到信息價(jià)值Vj、傳輸損耗costy和待選駐留節(jié)點(diǎn)剩余能量&，計(jì)算和比較多個(gè)待選駐留節(jié)點(diǎn)的價(jià)值CV，并選擇價(jià)值最大的待選駐留節(jié)點(diǎn)作為MA下一個(gè)駐留節(jié)點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的MA的動(dòng)態(tài)路線選擇方法，其特征在于，步驟A)中，MA駐留節(jié)點(diǎn)隊(duì)向在半徑為α · Rmax廣播范圍內(nèi)的待選駐留節(jié)點(diǎn)發(fā)送QIP，所述α是在(0，1)區(qū)間內(nèi)的廣播范圍因數(shù)，所述Rmax為最大廣播半徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的MA的動(dòng)態(tài)路線選擇方法，其特征在于，步驟B)中，當(dāng)待選駐留節(jié)點(diǎn)的信息價(jià)值V1不大于價(jià)值閾值Vt或傳輸損耗Costi,不小于損耗閾值costT或剩余
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的MA的動(dòng)態(tài)路線選擇方法，其特征在于，所述QIP中還包含駐留節(jié)點(diǎn)剩余能量信息，用于確定損耗閾值costT。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的MA的動(dòng)態(tài)路線選擇方法，其特征在于，步驟C)中，所述多個(gè)待選駐留節(jié)點(diǎn)的價(jià)值CV通過(guò)以下公式確定其中，Clj =(m+ tdk-4)-00^，所述C為MA從駐留節(jié)點(diǎn)Ni遷移到待選駐留節(jié)點(diǎn)的能 k=0量消耗，m為移動(dòng)代理的初始大小，d為MA駐留節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量，f為數(shù)據(jù)量的壓縮比例； 所述W = (WvWcWe)，Wv是信息價(jià)值的權(quán)重因子，W。是能量損耗的權(quán)重因子，We是剩余能量的權(quán)重因子。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至9任意一項(xiàng)所述的MA動(dòng)態(tài)路線選擇方法，其特征在于，所述方法還包括，在執(zhí)行步驟A)前，駐留節(jié)點(diǎn)根據(jù)初始約束條件、任務(wù)完成程度、網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前狀態(tài)和需求信息特征，通過(guò)MA攜帶的策略函數(shù)計(jì)算W，任務(wù)抽象和α。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種移動(dòng)代理MA的動(dòng)態(tài)路線選擇方法，方法包括移動(dòng)代理MA駐留節(jié)點(diǎn)向所有待選鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送查詢數(shù)據(jù)包，并等待接收滿足條件的待選鄰居節(jié)點(diǎn)回復(fù)的響應(yīng)數(shù)據(jù)包；MA駐留節(jié)點(diǎn)接收待選鄰居節(jié)點(diǎn)返回的響應(yīng)數(shù)據(jù)包，得到待選鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)信息選擇價(jià)值最大的待選鄰居節(jié)點(diǎn)作為MA下一個(gè)駐留節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明綜合考慮MA遷移過(guò)程中信息價(jià)值信息、消耗能量信息、節(jié)點(diǎn)剩余能量信息，并基于最優(yōu)價(jià)值為MA選擇下一個(gè)訪問節(jié)點(diǎn)，提高M(jìn)A遷移的有效性，降低網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，避免MA遷移到失效節(jié)點(diǎn)或者難以完成任務(wù)的節(jié)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04W40/10GK102378300SQ201010254118
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者代增全, 吳作順, 孫志宇, 徐啟建 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍總參謀部第六十一研究所