本發(fā)明涉及一種基于聯(lián)盟博弈的路由方法，屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
技術(shù)領(lǐng)域：
：。(二)
背景技術(shù)：
：：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多應(yīng)用于無人看守的惡劣環(huán)境，利用大量具有數(shù)據(jù)感知、采集和處理能力的廉價智能微型傳感器節(jié)點來實施各種各樣的監(jiān)測任務(wù)。路由作為動態(tài)優(yōu)化的過程，其目的在于為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提供從源節(jié)點到目的節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸路徑。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓撲可能會因為節(jié)點失效或鏈路斷開而動態(tài)變化，并且傳感器節(jié)點能量和處理能力有限，因此迫切需要在設(shè)計無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議時，滿足路由穩(wěn)定和代價節(jié)約的需求。傳統(tǒng)的路由協(xié)議，如無線自組網(wǎng)按需距離矢量路由協(xié)議(AODV)、動態(tài)源路由協(xié)議(DSR)和目的序列距離矢量路由(DSDV),假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點均相互合作進行數(shù)據(jù)包傳輸，然而，出于自身利益考慮，節(jié)點可能為了節(jié)約資源而拒絕轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點傳來的數(shù)據(jù)包，自私行為對路由的穩(wěn)定性造成威脅，因此，節(jié)點之間的合作是保障路由穩(wěn)定的關(guān)鍵。聯(lián)盟博弈理論作為專門用來研究合作問題的數(shù)學(xué)工具，以合作組的形式研究參與者的行為，高度適用于模擬無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的合作問題?，F(xiàn)有的基于聯(lián)盟博弈的路由方法有：Stai等人提出一種聯(lián)盟形成博弈框架，網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點合作地決定生成樹，依靠連接權(quán)重來交換價值函數(shù)，所設(shè)計的多度量最優(yōu)路由通過構(gòu)造合適的生成樹來降低貪婪反壓算法導(dǎo)致的路徑代價，從而提高貪婪路由的性能。Su等人提出的基于聯(lián)盟博弈的路由方法可以預(yù)測并在一定程度上預(yù)防網(wǎng)絡(luò)中可能發(fā)生的節(jié)點擁塞，此外，該方法可以快速感知網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)變化，同時對路由概率做出相應(yīng)的調(diào)整。孫仁可等人提出將源節(jié)點到目的節(jié)點的路徑視為一個聯(lián)盟，運用聯(lián)盟路由博弈研究節(jié)點最佳聯(lián)盟的選擇問題，對于每個節(jié)點加入合適的聯(lián)盟來說，該方法具有公平性和服務(wù)質(zhì)量效率。Gibbens等人研究了聯(lián)盟博弈理論與網(wǎng)絡(luò)路由和流量控制效用最大化框架之間的聯(lián)系，所提出的路由方法在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部分配路徑和流量并且合理地協(xié)調(diào)用戶之間的資源利用。這些基于聯(lián)盟博弈的路由方法為后續(xù)的研究提供了理論基礎(chǔ)，但以下問題仍未解決：1)為了優(yōu)化路由性能，需要對路徑聯(lián)盟代價進行評估以實現(xiàn)路徑選擇；2)由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點失效和通信連接斷開可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓撲的動態(tài)變化，因此，為了保證路由過程中數(shù)據(jù)包穩(wěn)定傳輸，必須加快聯(lián)盟形成過程的收斂速度；3)承擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)較重的路徑能量消耗較快，為了均衡網(wǎng)絡(luò)能耗防止節(jié)點能量耗盡而失效，采用路徑能量剩余率監(jiān)測補充完善路由維護機制。(三)技術(shù)實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有路由方法的不足，本發(fā)明提供一種基于聯(lián)盟博弈的路由方法，通過節(jié)點間合作聯(lián)盟的建立實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的穩(wěn)定傳輸。本發(fā)明具有對拓撲變化的適應(yīng)性、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性、路由代價最小、能耗均衡等優(yōu)點，有效提升了路由性能。本發(fā)明提出了一種基于聯(lián)盟博弈的路由方法，具體步驟如下：步驟一：面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)全體節(jié)點建立聯(lián)盟博弈模型，基于節(jié)點性能指標(biāo)建立聯(lián)盟特征函數(shù)，定義公平的聯(lián)盟成員收益分配方法，設(shè)計快速收斂的聯(lián)盟形成算法以在網(wǎng)絡(luò)中形成穩(wěn)定聯(lián)盟；具體方法如下：(1)節(jié)點的性能指標(biāo)主要包括數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)率、事件正報率和能量剩余率，具體定義為：數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)率PFRi：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點是理性的，為了節(jié)省自身能量可能選擇不轉(zhuǎn)發(fā)上游節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)包，節(jié)點ai維護兩個自身通信行為的記錄，PRi(節(jié)點ai從周圍鄰居節(jié)點接收的全部數(shù)據(jù)包數(shù)量)和PFi(節(jié)點ai轉(zhuǎn)發(fā)的全部數(shù)據(jù)包數(shù)量)，則計算數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)率PFRi：事件正報率RCRi：事件檢測是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用之一，事件的定義取決于具體的應(yīng)用環(huán)境，惡意節(jié)點可能會選擇錯誤地報告事件以實現(xiàn)其攻擊的目的，ECi和ERi分別代表節(jié)點ai正確報告事件的數(shù)量和節(jié)點ai報告事件的全部數(shù)量，則計算事件正報率RCRi：能量剩余率RERi：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點電池容量有限，因此能量的有效利用對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計來說是一個重要問題，用REi代表節(jié)點ai的剩余能量信息，IEi表示節(jié)點ai的全部初始能量信息，則能量剩余率RERi：(2)將時間分成時間槽tk(k＝0,1,...)，在每個時間槽內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)的性能參數(shù)不變,在一個時間槽tk內(nèi)，對于形成的聯(lián)盟S，特征函數(shù)表示為其中，參數(shù)λ∈(0,1]用于調(diào)節(jié)，|S|為當(dāng)前聯(lián)盟S中全部成員節(jié)點的數(shù)量，fs為代價函數(shù)，代價函數(shù)fs是當(dāng)前聯(lián)盟S中成員節(jié)點預(yù)先定義的性能指標(biāo)PFRi、RCRi和RERi的減函數(shù)；(3)可轉(zhuǎn)移效用可以按照某一具體的收益分配方法分配給聯(lián)盟S內(nèi)的成員節(jié)點，在一個時間槽tk(k＝0,1,...)，定義聯(lián)盟S中第i個成員節(jié)點ai獲得的收益值是由聯(lián)盟整體收益分配得到，采用一個公平的收益分配規(guī)則，滿足個體理性條件：其中v({ai})代表節(jié)點ai不加入任何聯(lián)盟而單獨行動時的收益值；在時間槽tk(k＝0,1,...)，對聯(lián)盟S內(nèi)每個節(jié)點ai來說，分配到的收益值為：(4)為了提高參與者個人收益以及使得路由時所選數(shù)據(jù)傳輸路徑能夠更加可靠地傳輸數(shù)據(jù)包，有共同利益的節(jié)點相互合作形成聯(lián)盟，以合作組的形式參與數(shù)據(jù)傳輸過程，采用一次迭代收斂算法快速形成聯(lián)盟以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲的變化。定義參與者ai的偏好函數(shù)如下：偏好反映了節(jié)點加入不同聯(lián)盟的意愿，節(jié)點的策略選擇由節(jié)點本身的偏好決定，在聯(lián)盟形成過程中，節(jié)點ai需要對所有可能的聯(lián)盟集合建立偏好函數(shù)。聯(lián)盟形成過程由網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點迭代進行，聯(lián)盟形成算法具體步驟如下：第一步：若計時時間timeleft不為0，則在時間段[tk,tk+Δtk)內(nèi)，通過正常的路由和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程收集網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的性能指標(biāo)PFRi、RCRi和RERi信息的歷史記錄值；第二步：更新節(jié)點性能指標(biāo)的歷史記錄，根據(jù)性能指標(biāo)計算聯(lián)盟的特征函數(shù)第三步：網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點按照偏好比較算法來做出策略選擇，形成最終的聯(lián)盟結(jié)構(gòu)；第四步：計時時間timeleft-Δtk，轉(zhuǎn)至第一步。偏好比較算法具體方法如下：①在初始階段，源節(jié)點到目的節(jié)點的每條路徑是一個聯(lián)盟②對于聯(lián)盟博弈的每個參與者計算加入各條路徑r對應(yīng)的聯(lián)盟的收益分配值得到參與者a加入聯(lián)盟的偏好值③其次，參與者a選擇加入對應(yīng)的聯(lián)盟④最終，更新聯(lián)盟網(wǎng)絡(luò)中形成最終的聯(lián)盟結(jié)構(gòu)(5)本路由方法采用公平分配法對聯(lián)盟成員進行收益分配，滿足個體理性，即聯(lián)盟內(nèi)的成員節(jié)點分配到的收益不低于單獨行動的收益值，因此，參與者背離當(dāng)前的聯(lián)盟而單獨行動不會獲得更多的收益；此外，在偏好比較算法中，節(jié)點對不同的聯(lián)盟進行比較排序，基于偏好最大的原則做出策略選擇，因此，節(jié)點選擇的是最大化收益對應(yīng)的策略，進而不會背離當(dāng)前聯(lián)盟而加入其他聯(lián)盟。由此可見，當(dāng)動態(tài)的聯(lián)盟形成過程達到穩(wěn)定狀態(tài)時，該聯(lián)盟形成算法所形成的聯(lián)盟分區(qū)Θ*是Nash-stable的，為路由過程中節(jié)點間合作傳輸數(shù)據(jù)包提供了穩(wěn)定的前提保障。步驟二：基于網(wǎng)絡(luò)中形成的聯(lián)盟，進行路由過程，在路由發(fā)現(xiàn)階段計算路徑聯(lián)盟代價值fR，源節(jié)點從目的節(jié)點緩存中選出一條路徑聯(lián)盟代價fR最小的路徑傳輸數(shù)據(jù)，具體方法如下：(1)目的節(jié)點按公式(8)計算路徑聯(lián)盟代價值fR，再將攜帶fR信息的路由回復(fù)消息沿反向路徑發(fā)送給中間節(jié)點；其中，m代表路徑R中存在的聯(lián)盟數(shù)量，MR代表路徑R中存在的屬于聯(lián)盟Sk的成員節(jié)點數(shù)量；(2)當(dāng)屬于聯(lián)盟S中的路徑上的中間節(jié)點ai接收到路由回復(fù)消息后，按公式(9)更新路徑能量剩余率ER，再傳輸攜帶有更新后的ER信息的路由回復(fù)消息；其中，n代表路徑R中全部節(jié)點的數(shù)量；(3)當(dāng)源節(jié)點接收到路由回復(fù)消息后，若生存期未滿則更新自身維護的路由表條目信息，否則，源節(jié)點丟棄下一個到來的路由回復(fù)消息并且從目的節(jié)點緩存中選出一條路徑聯(lián)盟代價fR最小的路徑傳輸數(shù)據(jù)。步驟三：在AODV路由協(xié)議鏈路失效檢測機制的基礎(chǔ)上，補充完善路徑能量剩余率ER監(jiān)測機制進行路由維護，以防止因節(jié)點能量耗盡死亡而導(dǎo)致的路徑傳輸失敗，路徑能量剩余率ER監(jiān)測機制具體方法為：設(shè)置一個路徑能量剩余率閾值Eγ，Eγ∈(0,0.5)隨著路由過程的進行做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，即在路由初始階段，Eγ的值較高，隨著路由過程進行而相應(yīng)減??；若源節(jié)點發(fā)現(xiàn)ER＜Eγ，則重新啟動路由發(fā)現(xiàn)過程，廣播路由請求消息建立新的路由路徑滿足路徑能量剩余率大于閾值。本發(fā)明具有的優(yōu)點在于：(1)本發(fā)明提供一種基于聯(lián)盟博弈的路由方法，通過節(jié)點間合作聯(lián)盟的建立實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的穩(wěn)定傳輸。本發(fā)明具有對拓撲變化適應(yīng)性、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性、路由代價最小、能耗均衡等優(yōu)點，有效提升了路由性能；(2)采用一次迭代收斂算法來快速形成穩(wěn)定的聯(lián)盟，增強了對網(wǎng)絡(luò)拓撲變化的適應(yīng)性；(3)最優(yōu)路徑的選擇建立在聯(lián)盟博弈模型基礎(chǔ)上，選擇路徑聯(lián)盟代價最小的路徑傳輸數(shù)據(jù)包，保障了傳輸路徑的穩(wěn)定性；(4)加入路徑能量剩余率監(jiān)測來完善路由維護機制，均衡了網(wǎng)絡(luò)能耗。(四)附圖說明圖1為本發(fā)明一種基于聯(lián)盟博弈的路由方法，路由過程的流程圖；圖2為本發(fā)明中快速收斂的聯(lián)盟形成算法的流程圖；圖3為本發(fā)明中目的節(jié)點構(gòu)造路由回復(fù)消息的流程圖。(五)具體實施方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。本發(fā)明提出了一種基于聯(lián)盟博弈的路由方法，通過節(jié)點間合作聯(lián)盟的建立實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的穩(wěn)定傳輸。路由方法的流程如圖1所示，具體通過以下步驟來實現(xiàn)：步驟一：面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)全體節(jié)點建立聯(lián)盟博弈模型，基于節(jié)點性能指標(biāo)建立聯(lián)盟特征函數(shù)，定義公平的聯(lián)盟成員收益分配方法，設(shè)計快速收斂的聯(lián)盟形成算法以在網(wǎng)絡(luò)中形成穩(wěn)定聯(lián)盟，具體方法如下：(1)節(jié)點的性能指標(biāo)主要包括數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)率、事件正報率和能量剩余率，具體定義為：數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)率PFRi：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點是理性的，為了節(jié)省自身能量可能選擇不轉(zhuǎn)發(fā)上游節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)包，節(jié)點ai維護兩個自身通信行為的記錄，PRi(節(jié)點ai從周圍鄰居節(jié)點接收的全部數(shù)據(jù)包數(shù)量)和PFi(節(jié)點ai轉(zhuǎn)發(fā)的全部數(shù)據(jù)包數(shù)量)，則計算數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)率PFRi：事件正報率RCRi：事件檢測是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用之一，事件的定義取決于具體的應(yīng)用環(huán)境，惡意節(jié)點可能會選擇錯誤地報告事件以實現(xiàn)攻擊的目的，ECi和ERi分別代表節(jié)點ai正確報告事件的數(shù)量和節(jié)點ai報告事件的全部數(shù)量，則計算事件正報率RCRi：能量剩余率RERi：考慮到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點電池容量有限，因此能量的有效利用對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計來說是一個重要問題，用REi代表節(jié)點ai的剩余能量信息，IEi表示節(jié)點ai的全部初始能量信息，則能量剩余率RERi：(2)假定時間被分成時間槽tk(k＝0,1,...)，在每個時間槽內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)的性能參數(shù)不變,在一個時間槽tk內(nèi)，對于形成的聯(lián)盟S，特征函數(shù)表示為其中，參數(shù)λ∈(0,1]用于調(diào)節(jié)，|S|是當(dāng)前聯(lián)盟S中全部成員節(jié)點的數(shù)量，fs是代價函數(shù)，代價函數(shù)fs是當(dāng)前聯(lián)盟S中成員節(jié)點預(yù)先定義的性能指標(biāo)PFRi、RCRi和RERi的減函數(shù)，主要原因如下：(i)相對于網(wǎng)絡(luò)性能表現(xiàn)不良來說，良好的網(wǎng)絡(luò)性能應(yīng)該付出相對較少的代價；(ii)對于當(dāng)前聯(lián)盟S中的一個成員節(jié)點，若其拒絕合作將會付出較多的代價作為對其不良行為的懲罰。(3)對于可以由所有聯(lián)盟成員共享的可轉(zhuǎn)移效用可以按照某一具體的收益分配方法分配給聯(lián)盟S內(nèi)的成員節(jié)點，在一個時間槽tk內(nèi)，定義聯(lián)盟S中第i個成員節(jié)點ai分配到的收益值是由聯(lián)盟整體收益分割得到，采用一個公平的收益分配規(guī)則，滿足個體理性條件：其中v({ai})表示節(jié)點ai不加入任何聯(lián)盟而單獨行動時的收益值。在時間槽tk(k＝0,1,...)，對聯(lián)盟S內(nèi)每個節(jié)點ai來說，分配到的收益值為：(4)為了提高參與者個人收益以及使得路由時所選數(shù)據(jù)傳輸路徑能夠更加可靠地傳輸數(shù)據(jù)包，有共同利益的節(jié)點相互合作形成聯(lián)盟，以合作組的形式參與數(shù)據(jù)傳輸過程，采用一次迭代收斂算法來快速形成聯(lián)盟以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲的變化；定義參與者ai的偏好函數(shù)如下：偏好反映了節(jié)點加入不同聯(lián)盟的意愿，節(jié)點的策略選擇由節(jié)點本身的偏好決定，在聯(lián)盟形成過程中，節(jié)點ai需要對所有可能的聯(lián)盟集合建立偏好函數(shù)；聯(lián)盟形成過程由網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點迭代進行，聯(lián)盟形成算法流程如圖2所示，具體步驟如下：第一步：若計時時間timeleft不為0，則在時間段[tk,tk+Δtk)內(nèi)，通過正常的路由和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程來收集網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的性能指標(biāo)PFRi、RCRi和RERi信息的歷史記錄值；第二步：更新節(jié)點性能指標(biāo)的歷史記錄，根據(jù)性能指標(biāo)計算聯(lián)盟的特征函數(shù)第三步：網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點按照偏好比較算法來做出策略選擇，形成最終的聯(lián)盟結(jié)構(gòu)；第四步：計時時間timeleft-Δtk，轉(zhuǎn)至第一步；偏好比較算法具體方法如下：①在初始階段，源節(jié)點到目的節(jié)點的每條路徑是一個聯(lián)盟②對于聯(lián)盟博弈的每個參與者計算加入各條路徑r對應(yīng)的聯(lián)盟的收益分配值得到參與者a加入聯(lián)盟的偏好值③其次，參與者a選擇加入對應(yīng)的聯(lián)盟④最終，更新聯(lián)盟網(wǎng)絡(luò)中形成最終的聯(lián)盟結(jié)構(gòu)一條路徑上可能存在不同的聯(lián)盟。(5)本路由方法采用公平分配法對聯(lián)盟成員進行收益分配，滿足個體理性，即聯(lián)盟內(nèi)的成員節(jié)點分配到的收益不低于單獨行動的收益值，因此，參與者背離當(dāng)前的聯(lián)盟而單獨行動不會獲得更多的收益；此外，在偏好比較算法中，節(jié)點對不同的聯(lián)盟進行比較排序，基于偏好最大的原則做出策略選擇，因此，節(jié)點選擇的是最大化收益對應(yīng)的策略，進而不會背離當(dāng)前聯(lián)盟而加入其他聯(lián)盟。由此可見，當(dāng)動態(tài)的聯(lián)盟形成過程達到穩(wěn)定狀態(tài)時，該聯(lián)盟形成算法所形成的聯(lián)盟分區(qū)Θ*是Nash-stable的，為路由過程中節(jié)點間合作傳輸數(shù)據(jù)包提供了穩(wěn)定的前提保障。步驟二：當(dāng)源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包能夠順利傳輸?shù)侥康墓?jié)點時就不做其他操作，當(dāng)路由表中查不到到目的節(jié)點的活躍路由時，則源節(jié)點向鄰居節(jié)點廣播路由請求(RREQ)消息開始路徑發(fā)現(xiàn)過程。RREQ消息包括源地址、廣播ID、目標(biāo)地址、源序列號、目標(biāo)序列號、跳計數(shù)，當(dāng)屬于聯(lián)盟S中的路徑上的中間節(jié)點ai接收到RREQ消息后做如下處理：(1)創(chuàng)建一個表項，先不分配有效序列號，用于記錄反向路由；(2)如果節(jié)點ai已經(jīng)收到一個具有相同標(biāo)識廣播ID的RREQ消息，則忽略掉此路由請求不再轉(zhuǎn)發(fā)，否則節(jié)點ai更新路由表項并進行下一步；(3)節(jié)點ai在自己的路由表項中查找該RREQ消息中目的節(jié)點信息，當(dāng)找到一條較新的通往目的節(jié)點的路徑便給源節(jié)點發(fā)送一個路由回復(fù)(RREP)消息，添加自身能量剩余值REi到路徑能量剩余率ER信息中，當(dāng)未找到較新的路徑進行下一步；(4)跳計數(shù)加1，向鄰居節(jié)點廣播更新后的RREP消息。步驟三：當(dāng)目的節(jié)點接收到源節(jié)點發(fā)來的RREQ消息后，構(gòu)造一個RREP消息作為應(yīng)答，反向單播發(fā)送給源節(jié)點，流程如圖3所示。RREP消息包括源地址、目標(biāo)地址、目標(biāo)序列號、跳計數(shù)、生存時間、路徑能量剩余率ER、路徑聯(lián)盟代價fR。具體方法如下：(1)目的節(jié)點將自身序列號復(fù)制到RREP消息對應(yīng)區(qū)域，跳計數(shù)初始化設(shè)置為0，生存時間用來標(biāo)記該RREP消息可以在網(wǎng)絡(luò)中的有效時間；(2)若生存時間期滿，則目的節(jié)點丟棄下一個到來的RREQ消息，否則進行下一步；(3)當(dāng)目的節(jié)點的緩存中少于3條路徑時，在緩存中添加新路徑并進行第(6)步否則進行下一步；(4)將當(dāng)前路徑的能量剩余率ER與目的節(jié)點緩存的路徑中剩余能量率ER最小值(路徑記為X)比較，若前者小于等于后者則目的節(jié)點丟棄這個新的RREQ消息，否則進行下一步；(5)目的節(jié)點用當(dāng)前路徑替代路徑X，進行下一步；(6)目的節(jié)點計算路徑聯(lián)盟代價值fR，更新路徑能量剩余率ER，跳計數(shù)加1，將攜帶fR和ER信息的RREP消息沿反向路徑發(fā)送給中間節(jié)點；目的節(jié)點按如下方式計算路徑聯(lián)盟代價值fR：其中，m表示路徑R中存在的聯(lián)盟數(shù)量，MR表示路徑R中存在的屬于聯(lián)盟Sk的成員節(jié)點數(shù)量。當(dāng)屬于聯(lián)盟S中的路徑上的中間節(jié)點ai接收到RREP消息后，按公式(9)更新路徑能量剩余率ER，然后再傳輸攜帶有更新后的ER信息的RREP消息；其中，n代表路徑R中全部節(jié)點的數(shù)量。步驟四：當(dāng)源節(jié)點接收到RREP消息后，若生存期未滿則更新自身維護的路由表條目信息，否則，源節(jié)點丟棄下一個到來的RREP消息并且從目的節(jié)點緩存中選出一條路徑聯(lián)盟代價fR最小的路徑傳輸數(shù)據(jù)，因為聯(lián)盟S的成員節(jié)點始終傾向于最大化聯(lián)盟整體收益U(S)。步驟五：根據(jù)鏈路失效檢測機制和路徑能量剩余率ER監(jiān)測機制進行路由維護，具體方法為：鏈路失效檢測：路由路徑建立后，路徑上的所有節(jié)點周期性地向鄰居節(jié)點廣播HELLO消息，若一段時間內(nèi)節(jié)點收不到鄰居節(jié)點的HELLO消息則此鏈路失效，以該鄰居為下一跳的路由均不能再用來傳輸數(shù)據(jù)；當(dāng)節(jié)點Q檢測到鏈路失效，便啟動路由局部維修機制：節(jié)點Q廣播RREQ消息，尋找一條新的從節(jié)點Q到目的節(jié)點的路徑作為替代路徑，若給定時間里可以重新建立有效路由則繼續(xù)數(shù)據(jù)傳輸，否則，向上游發(fā)送路由錯誤(RERR)消息至源節(jié)點，重新啟動路徑發(fā)現(xiàn)過程。路徑能量剩余率ER監(jiān)測：設(shè)置一個路徑能量剩余率閾值Eγ，Eγ∈(0,0.5)隨著路由過程的進行做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，即在路由初始階段，Eγ的值較高，隨著路由過程進行而相應(yīng)減?。划?dāng)若源節(jié)點發(fā)現(xiàn)ER＜Eγ，則重新啟動路由發(fā)現(xiàn)過程，廣播RREQ建立新的路由滿足路徑能量剩余率大于閾值。綜上所述，本發(fā)明提出了一種基于聯(lián)盟博弈的路由方法。面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)全體節(jié)點建立聯(lián)盟博弈模型；基于網(wǎng)絡(luò)中形成的聯(lián)盟，進行路由過程，在路由發(fā)現(xiàn)階段計算路徑聯(lián)盟代價值fR，源節(jié)點從目的節(jié)點緩存中選出一條路徑聯(lián)盟代價fR最小的路徑傳輸數(shù)據(jù)；根據(jù)鏈路失效檢測機制和路徑能量剩余率ER監(jiān)測機制進行路由維護。該方法具有對拓撲變化適應(yīng)性、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性、路由代價最小、能耗均衡等優(yōu)點，有效優(yōu)化了路由性能。最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3 當(dāng)前第1頁1 2 3