本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)組合領(lǐng)域，更具體地，涉及一種無線多跳傳感器網(wǎng)絡(luò)中分布式服務(wù)組合尋優(yōu)方法。

背景技術(shù)：

目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用越來越廣泛，涵蓋的節(jié)點(diǎn)數(shù)量越來越多、種類越來越趨于多樣化，且應(yīng)用任務(wù)往往需要依靠多個(gè)節(jié)點(diǎn)協(xié)同完成。比如在智能建筑中由多個(gè)聲音傳感節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)、視頻監(jiān)控節(jié)點(diǎn)組成的無線異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)中，對監(jiān)控區(qū)域目標(biāo)進(jìn)行定位、識(shí)別與跟蹤時(shí)，就需要多聲音傳感節(jié)點(diǎn)對聲源位置進(jìn)行信息感知，再由匯聚節(jié)點(diǎn)通過多傳感器數(shù)據(jù)識(shí)別發(fā)出聲音的目標(biāo)位置，繼而由視頻監(jiān)控節(jié)點(diǎn)對目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別并保持跟蹤。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中異構(gòu)性特點(diǎn)與多樣化應(yīng)用需求越來越突出，如何從網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各種分布式節(jié)點(diǎn)中發(fā)現(xiàn)具有特定功能的服務(wù)來滿足應(yīng)用的需求，顯得越來越重要。為實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中多樣性應(yīng)用服務(wù)的靈活構(gòu)建，基于SOA思想，把各個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功能的服務(wù)化，通過節(jié)點(diǎn)服務(wù)組合與網(wǎng)內(nèi)協(xié)作，從而完成各種分布式應(yīng)用的功能性與非功能性需求。

現(xiàn)有web服務(wù)組合多采用基于中心服務(wù)器的架構(gòu)，但與web服務(wù)提供者的可用性與網(wǎng)絡(luò)通信可靠性得到保障不同，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)節(jié)點(diǎn)會(huì)因其計(jì)算資源或能量耗盡而失效、服務(wù)節(jié)點(diǎn)間通信鏈路也是動(dòng)態(tài)變化且通信鏈路容量有限，目前基于中心式架構(gòu)的服務(wù)組合方法容易發(fā)生單點(diǎn)失效。另外，在傳感器網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)組合尋優(yōu)方法相關(guān)研究方面，已公開成果“一種在無線自組織網(wǎng)絡(luò)中組合服務(wù)的執(zhí)行路徑的發(fā)現(xiàn)方法”(孫未未；任剛；何震瀛；荊一楠；余平，CN200710170788.0)，其發(fā)現(xiàn)過程并為考慮自組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可用能量受限問題，且 服務(wù)發(fā)現(xiàn)過程繁瑣，效率較低；已公開成果“一種自組織網(wǎng)絡(luò)上的組合服務(wù)執(zhí)行路徑的選擇方法”(孫未未；陳煒于；何震瀛；王雪平；覃泳睿，CN200710170785.7)，該方法采用中心式服務(wù)發(fā)現(xiàn)與服務(wù)組合選擇優(yōu)化方法，容易發(fā)生單點(diǎn)失效。

為此，本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的分布式服務(wù)組合尋優(yōu)方法，無需中心節(jié)點(diǎn)，針對用戶任務(wù)需求，通過分布式搜索并綜合考慮服務(wù)節(jié)點(diǎn)可用能源與網(wǎng)絡(luò)通信延遲等問題，提高了服務(wù)組合尋優(yōu)搜索效率，并得到能滿足應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量需求的最佳節(jié)點(diǎn)組合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的分布式服務(wù)組合高效尋優(yōu)方法，采用圖模型對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)服務(wù)與用戶應(yīng)用任務(wù)請求進(jìn)行建模描述，各節(jié)點(diǎn)服務(wù)無需在中心服務(wù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行注冊?？紤]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)節(jié)點(diǎn)可用能源與網(wǎng)絡(luò)通信延遲等問題，將服務(wù)合成問題變換為一個(gè)能耗與通信代價(jià)組合尋優(yōu)的優(yōu)化問題，并采用基于廣度優(yōu)先回溯樹的分布式方法進(jìn)行搜索尋找最優(yōu)組合方案。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中分布式服務(wù)組合尋優(yōu)方法，其特征在于，該方法采用圖模型對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)服務(wù)與用戶應(yīng)用任務(wù)請求進(jìn)行建模描述，將任務(wù)請求拆分成兩個(gè)特別節(jié)點(diǎn)n_start，n_end，兩節(jié)點(diǎn)的服務(wù)描述為：S_start:{φ,input_T}，S_end:{output_T,φ}，那服務(wù)組合請求演變?yōu)閷ふ乙粭l從節(jié)點(diǎn)n_end回溯，到節(jié)點(diǎn)n_start結(jié)束的最優(yōu)服務(wù)路徑，以n_end為根服務(wù)請求節(jié)點(diǎn)，采用廣度優(yōu)先的回溯方法尋找最優(yōu)服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合，具體包含以下步驟：

步驟1，服務(wù)請求擴(kuò)散階段；

步驟2，廣度優(yōu)先回溯搜索尋優(yōu)階段。

進(jìn)一步的，所述步驟1包括：

步驟1.1，以n_end為根服務(wù)請求節(jié)點(diǎn)，開始回溯搜索過程，向其鄰居節(jié)點(diǎn)廣播初始服務(wù)請求數(shù)據(jù)包Packet1，尋找一條到達(dá)源節(jié)點(diǎn)n_start的服務(wù)路由，初始服務(wù)請求數(shù)據(jù)包格式，該服務(wù)請求數(shù)據(jù)包包括以下信息，根節(jié)點(diǎn)n_end服務(wù)S_end:{output_T,φ}以及源節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_start:{φ,input_T}，服務(wù)組合尋優(yōu)約束值D_T、E_T；

為避免數(shù)據(jù)包大量重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，采用三步握手轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制：1)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)將轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包映射為概要元數(shù)據(jù)，并先將元數(shù)據(jù)發(fā)送給周圍鄰居節(jié)點(diǎn)；2)鄰居節(jié)點(diǎn)根據(jù)元數(shù)據(jù)信息判斷是否已經(jīng)接收相同數(shù)據(jù)，若有，則丟棄；若無，則返回REQ請求消息給轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；3)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)將原始數(shù)據(jù)包發(fā)送給返回REQ請求消息的鄰居節(jié)點(diǎn)；

每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)服務(wù)路由表SerRoute_Table，該表項(xiàng)包括：源節(jié)點(diǎn)服務(wù)、本節(jié)點(diǎn)所屬服務(wù)層級(jí)Ser_Level、上一級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID、到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由平均可用能量Avr_AvaEnergy，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由通信延時(shí)Total_ComDelay、服務(wù)搜索是否完成標(biāo)志；

步驟1.2，網(wǎng)絡(luò)中根服務(wù)請求節(jié)點(diǎn)n_end各鄰居節(jié)點(diǎn)n_i接收到初始服務(wù)請求數(shù)據(jù)包，首先進(jìn)行是否滿足通信延遲與可用能量約束的判定：

1)計(jì)算該節(jié)點(diǎn)到根服務(wù)請求節(jié)點(diǎn)n_end通信延時(shí)，若Total_ComDelay_i＞D_T則表示到達(dá)所允許的擴(kuò)散邊界，直接丟棄服務(wù)請求數(shù)據(jù)包；

2)若Total_ComDelay_i≤D_T，計(jì)算其可用能量是否大于約束值E_T，若則直接向鄰居節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包Packet1；

若Total_ComDelay_i≤D_T且計(jì)算服務(wù)s_i:{input_i,output_i,f_i,metadata_i}與請求數(shù)據(jù)包中根節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_end:{output_T,φ}以及源節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_start:{φ,input_T}的匹配程度：

If output_T＝output_i，則表示節(jié)點(diǎn)n_i輸出與根節(jié)點(diǎn)服務(wù)輸入匹配，節(jié)點(diǎn)n_i的服務(wù)路由表SerRoute_Table_i新增一條記錄：源節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_start:{φ,input_T}，本節(jié)點(diǎn)所屬服務(wù)層級(jí)Ser_Level，上一級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID＝n_end、到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由平均可用能量Avr_AvaEnergy_i，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由通信延時(shí)Total_ComDelay_i，服務(wù)搜索是否完成標(biāo)志flag；其中，若input_i≠input_T，服務(wù)請求完成標(biāo)志flag＝0，否則，flag＝1；匹配結(jié)束后節(jié)點(diǎn)n_i向其鄰居節(jié)點(diǎn)繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包Packet1；If output_T≠output_i，則表示節(jié)點(diǎn)n_i數(shù)據(jù)輸出與根節(jié)點(diǎn)服務(wù)輸入不匹配，直接轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包Packet1到其鄰居節(jié)點(diǎn)；

步驟1.3，網(wǎng)絡(luò)中下游節(jié)點(diǎn)接收到初始服務(wù)請求數(shù)據(jù)包Packet1并完成步驟1.2所述處理后，向其鄰居節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)初始服務(wù)請求數(shù)據(jù)包，直到到達(dá)擴(kuò)散邊界，該擴(kuò)散邊界由服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合總通信延遲上限D(zhuǎn)_T決定，接收轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)判斷若Total_ComDelay>D_T，則丟棄不轉(zhuǎn)發(fā)；

步驟1.4，經(jīng)過步驟1.1到步驟1.3的過程，根服務(wù)請求節(jié)點(diǎn)獲取其服務(wù)組合集中第1級(jí)(Ser_Level＝1)所有服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID，并開始第二階段的廣度優(yōu)先回溯搜索，獲取最優(yōu)服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合。

進(jìn)一步的，所述步驟2包括：

步驟2.1，按廣度優(yōu)先搜索原則，第1級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)n_i作為新的搜索發(fā)起節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)n_i隨后向網(wǎng)絡(luò)廣播新的服務(wù)請求數(shù)據(jù)包Packet2，該數(shù)據(jù)包格式，包括：本節(jié)點(diǎn)所屬服務(wù)層級(jí)Ser_Level，本服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID，本節(jié)點(diǎn)服務(wù)s_i:{input_i,output_i}，源節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_start:{φ,input_T}，上一級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由平均可用能量Avr_AvaEnergy_i，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由通信延時(shí)Total_ComDelay_i，服務(wù)組合尋優(yōu)約束值D_T、E_T；

步驟2.2，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)n_k接收到Packet2后，根據(jù)自身提供的服務(wù)s_k:{input_k,output_kf_k,metadata_k}，按照步驟1.2到步驟1.3，首先進(jìn)行約束條件是否滿足判定 計(jì)算，其次計(jì)算與上一級(jí)節(jié)點(diǎn)服務(wù)s_i:{input_i,output_i}的服務(wù)匹配度，并繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)Packet2；在計(jì)算服務(wù)匹配度過程中，如果output_k＝input_i，則代表與上一級(jí)節(jié)點(diǎn)服務(wù)s_i匹配并成為第二級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)集成員，并在其服務(wù)路由表SerRoute_Table_k新增一條記錄：源節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_start:{φ,input_T}，本節(jié)點(diǎn)所屬服務(wù)層級(jí)Ser_Level＝2，上一級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID＝n_i、到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由平均可用能量Avr_AvaEnergy_k，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由通信延時(shí)Total_ComDelay_k，服務(wù)搜索是否完成標(biāo)志flag；同時(shí)，后續(xù)搜索輪次中，如果節(jié)點(diǎn)收到的服務(wù)請求數(shù)據(jù)包含有相同的服務(wù)匹配項(xiàng)input_i，則直接丟棄該數(shù)據(jù)包；

步驟2.3，按廣度優(yōu)先搜索原則，第2級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)集中各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)起下一級(jí)搜索，搜索過程按照步驟2.1至步驟2.2進(jìn)行；

步驟2.4，依據(jù)廣度優(yōu)先原則，重復(fù)步驟2.1、步驟2.3，直到服務(wù)搜索過程最終匹配到源節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_start:{φ,input_T}，搜索過程完成需滿足以下條件：即某服務(wù)節(jié)點(diǎn)n_u所提供服務(wù)s_u:{input_u,output_u,f_u,metadata_u}滿足input_u＝input_T，該節(jié)點(diǎn)n_u發(fā)送服務(wù)請求完成數(shù)據(jù)包finish_packet_u給根服務(wù)請求節(jié)點(diǎn)，包括：本服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID、服務(wù)請求完成標(biāo)志flag，所屬服務(wù)級(jí)數(shù)Ser_Level，服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合總通信延時(shí)Total_ComDelay_u以及平均可用能量Avr_AvaEnergy_u；根服務(wù)請求節(jié)點(diǎn)n_end接收到服務(wù)請求完成數(shù)據(jù)包finish_packet_u，將服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合總通信延時(shí)Total_ComDelay_u以及平均可用能量Avr_AvaEnergy_u進(jìn)行歸一化處理并計(jì)算綜合評價(jià)值：

OPT_u＝μ·Avr_AvaEnergy_u-λ·Total_ComDelay_u (2)

整個(gè)服務(wù)組合搜索尋優(yōu)過程中，根服務(wù)節(jié)點(diǎn)會(huì)收到多個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)返回的服務(wù)請求完成數(shù)據(jù)包，均按公式(2)計(jì)算通信延時(shí)和評價(jià)可用能量綜合評價(jià)值，選擇綜合評價(jià)值最大的服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合作為最優(yōu)組合，分布式服務(wù)組合搜索尋優(yōu)過程結(jié)束。

本發(fā)明的有益效果是：所提出的一種無線多跳傳感器網(wǎng)絡(luò)中分布式服務(wù)組合尋優(yōu)方法，解決了中心式服務(wù)組合尋優(yōu)方法容易發(fā)生單點(diǎn)失效且對網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化適應(yīng)度低的問題。該方法采用廣度優(yōu)先回溯搜索尋優(yōu)算法，其搜索效率比深度優(yōu)先逐條路徑回溯搜索方法明顯提升；在尋優(yōu)過程中結(jié)合服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合通信時(shí)延與可用能量約束條件，將部分不滿足約束條件服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合篩除，有效抑制了搜索尋優(yōu)規(guī)模；采用三步握手轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，有效抑制了數(shù)據(jù)包廣播重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)模；采用了總通信時(shí)延與平均可用能量兩項(xiàng)指標(biāo)綜合評價(jià)服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合性能，保障了服務(wù)質(zhì)量與可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的分布式服務(wù)組合尋優(yōu)過程示意圖

圖2是本發(fā)明的初始服務(wù)請求數(shù)據(jù)包Packet1格式圖

圖3是本發(fā)明的服務(wù)路由表SerRoute_Table格式圖

圖4是本發(fā)明的中間節(jié)點(diǎn)服務(wù)請求數(shù)據(jù)包Packet2格式圖

圖5是本發(fā)明的服務(wù)請求完成數(shù)據(jù)包finish_packet格式圖

圖6是本發(fā)明的實(shí)施例自組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

圖7是本發(fā)明的分布式服務(wù)組合方法實(shí)施實(shí)例圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該說明的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。

整個(gè)無線自組網(wǎng)絡(luò)可表示為一個(gè)圖模型G＝{V,E}，其中V＝{n₁,n₂,…,n_m}, 其中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)n_i提供服務(wù)s_i可按如下方式建模：

s_i＝{input_i,output_i,f_i,metadata_i}

其中，input_i/output_i為服務(wù)s_i的輸入集/輸出集，f_i為輸入/輸出的變換函數(shù)，metadata_i為描述服務(wù)s_i的元數(shù)據(jù)，包括節(jié)點(diǎn)可用能量、計(jì)算與存儲(chǔ)資源等。

對于給定的用戶應(yīng)用任務(wù)請求T，表示為{input_T,output_T}，搜尋滿足以下條件服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合：

其中，G表示自組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)圖模型，T為用戶任務(wù)請求。V′表示共同承擔(dān)任務(wù)T的服務(wù)節(jié)點(diǎn)集合，為V的一個(gè)子集。Total_ComDelay表示服務(wù)集V′中各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)共同承擔(dān)任務(wù)T時(shí)的總通信延時(shí)，Total_ComDelay≤D_T表示總通信延時(shí)不能超過D_T；Avr_AvaEnergy表示服務(wù)集V′中各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的平均可用能量，表示服務(wù)集中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)最低可用能量不能少于E_T。OPT＝μ·Avr_AvaEnergy-λ·Total_ComDelay為服務(wù)集V′中各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的總通信驗(yàn)收與平均可用能量的綜合評價(jià)值，尋找一個(gè)綜合評價(jià)值最大的最優(yōu)服務(wù)集V′，其中λ,μ可由人工經(jīng)驗(yàn)值確定，Total_ComDelay、Avr_AvaEnergy在綜合計(jì)算前進(jìn)行歸一化處理。參見圖1，將任務(wù)請求拆分成兩個(gè)特別節(jié)點(diǎn)n_start，n_end，兩節(jié)點(diǎn)的服務(wù)描述為：S_start:{φ,input_T}，S_end:{output_T,φ}，那服務(wù)組合請求演變?yōu)閷ふ乙粭l從節(jié)點(diǎn)n_end回溯，到節(jié)點(diǎn)n_start結(jié)束的最優(yōu)服務(wù)路徑。那么以n_end為根服務(wù)請求節(jié)點(diǎn)，利用廣度優(yōu)先的回溯方法尋找最優(yōu)服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合。

進(jìn)一步的，如圖6所示，由10個(gè)無線節(jié)點(diǎn)構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中T節(jié)點(diǎn)是服務(wù)請求節(jié)點(diǎn)。參見圖7，各節(jié)點(diǎn)輸入輸出參數(shù)以及可用能量(PA,Power Available)給定，節(jié)點(diǎn)可用能量上限為5，現(xiàn)有任務(wù)T給定輸入A與輸出F，服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合最小能量級(jí)別E_T＝3，服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合通信延遲不超過60ms(通 信延時(shí)主要受跳數(shù)影響，假定每跳通信延時(shí)10ms計(jì)算，則總跳數(shù)不超過6跳)。滿足任務(wù)要求的分布式服務(wù)組合尋優(yōu)過程如下：

第一階段：服務(wù)請求擴(kuò)散階段：

Step1.1：以n_end為根服務(wù)請求節(jié)點(diǎn)，開始回溯搜索過程，向其鄰居節(jié)點(diǎn)廣播初始服務(wù)請求數(shù)據(jù)包Packet1，尋找一條到達(dá)源節(jié)點(diǎn)n_start的服務(wù)路由，初始服務(wù)請求數(shù)據(jù)包格式如圖2所示，該服務(wù)請求數(shù)據(jù)包包括以下信息：根節(jié)點(diǎn)n_end服務(wù)S_end:{output_T,φ}以及源節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_start:{φ,input_T}，服務(wù)組合尋優(yōu)約束值D_T、E_T，。其中，D_T＝60ms、E_T＝3。

為避免數(shù)據(jù)包大量重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，采用三步握手轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制：1)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)將轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包映射為概要元數(shù)據(jù)，并先將元數(shù)據(jù)發(fā)送給周圍鄰居節(jié)點(diǎn)；2)鄰居節(jié)點(diǎn)根據(jù)元數(shù)據(jù)信息判斷是否已經(jīng)接收相同數(shù)據(jù)，若有，則丟棄；若無，則返回REQ請求消息給轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；3)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)將原始數(shù)據(jù)包發(fā)送給返回REQ請求消息的鄰居節(jié)點(diǎn)。

每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)服務(wù)路由表SerRoute_Table，該路由表格式如圖3所示，其表項(xiàng)包括：源節(jié)點(diǎn)服務(wù)、本節(jié)點(diǎn)所屬服務(wù)層級(jí)Ser_Level、上一級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID、到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由平均可用能量Avr_AvaEnergy，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由通信延時(shí)Total_ComDelay、服務(wù)搜索是否完成標(biāo)志。

Step1.2：網(wǎng)絡(luò)中根服務(wù)請求節(jié)點(diǎn)n_end各鄰居節(jié)點(diǎn)n_i，比如鄰居節(jié)點(diǎn)5、6接收到初始服務(wù)請求數(shù)據(jù)包，首先進(jìn)行是否滿足通信延遲與可用能量約束的判定：

1)計(jì)算該節(jié)點(diǎn)到根服務(wù)請求節(jié)點(diǎn)n_end通信延時(shí)，若Total_ComDelay_i＞D_T則表示到達(dá)所允許的擴(kuò)散邊界，直接丟棄服務(wù)請求數(shù)據(jù)包；在本實(shí)施例中，分別計(jì)算上述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)5、6到根服務(wù)請求節(jié)點(diǎn)n_end通信延時(shí)，Total_ComDelay₅＝10ms，Total_ComDelay₆＝10ms，未超出通信延遲約束。

2)若Total_ComDelay_i≤D_T，計(jì)算其可用能量是否大于約束值E_T，若則直接向鄰居節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包Packet1；具體的，在本實(shí)施例中，分別計(jì)算上述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)5、6可用能量是否滿足約束條件，其中節(jié)點(diǎn)6的可用能量PA₆＝2低于最低可用能量E_T＝3，則該節(jié)點(diǎn)不能作為服務(wù)組合節(jié)點(diǎn)，直接向其他鄰居節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)初始服務(wù)請求數(shù)據(jù)包。

方法中，若Total_ComDelay_i≤D_T且計(jì)算服務(wù)s_i:{input_i,output_i,f_i,metadata_i}與請求數(shù)據(jù)包中根節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_end:{output_T,φ}以及源節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_start:{φ,input_T}的匹配程度：

If output_T＝output_i，則表示節(jié)點(diǎn)n_i輸出與根節(jié)點(diǎn)服務(wù)輸入匹配，節(jié)點(diǎn)n_i的服務(wù)路由表SerRoute_Table_i新增一條記錄：源節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_start:{φ,input_T}，本節(jié)點(diǎn)所屬服務(wù)層級(jí)Ser_Level，上一級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID＝n_end、到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由平均可用能量Avr_AvaEnergy_i，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由通信延時(shí)Total_ComDelay_i，服務(wù)搜索是否完成標(biāo)志flag。其中，若input_i≠input_T，服務(wù)請求完成標(biāo)志flag＝0，否則，flag＝1。匹配結(jié)束后節(jié)點(diǎn)n_i向其鄰居節(jié)點(diǎn)繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包Packet1；

If output_T≠output_i，則表示節(jié)點(diǎn)n_i數(shù)據(jù)輸出與根節(jié)點(diǎn)服務(wù)輸入不匹配，直接轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包Packet1到其鄰居節(jié)點(diǎn)，具體表現(xiàn)在實(shí)施例中，如下：

3)計(jì)算節(jié)點(diǎn)5自身服務(wù)與服務(wù)組合請求的匹配程度，output₅＝F與output_T＝F匹配。那么節(jié)點(diǎn)5在其服務(wù)路由表中新增一條記錄：源節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_start:{φ,A}，本節(jié)點(diǎn)所屬服務(wù)層級(jí)Ser_Level＝1，上一級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID＝n_end、到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由平均可用能量Avr_AvaEnergy₅＝3，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由通信延時(shí)Total_ComDelay₅＝10ms，服務(wù)搜索是否完成標(biāo)志flag＝0。匹配結(jié)束后節(jié)點(diǎn)n_i向其鄰居節(jié)點(diǎn)繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包Packet1；

Step1.3：網(wǎng)絡(luò)中下游節(jié)點(diǎn)接收到初始服務(wù)請求數(shù)據(jù)包Packet1并完成Step1.2 所述處理后，向其鄰居節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)初始服務(wù)請求數(shù)據(jù)包，直到到達(dá)擴(kuò)散邊界。該擴(kuò)散邊界由服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合總通信延遲上限D(zhuǎn)_T決定，接收轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)判斷若Total_ComDelay>D_T，則丟棄不轉(zhuǎn)發(fā)。

Step1.4：經(jīng)過Step1.1->Step1.3所述過程，獲取服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合方案中第1級(jí)(Ser_Level＝1)所有服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID，本實(shí)施例中即是節(jié)點(diǎn)5與節(jié)點(diǎn)4。節(jié)點(diǎn)4新增一條服務(wù)路由表記錄如下：源節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_start:{φ,A}，本節(jié)點(diǎn)所屬服務(wù)層級(jí)Ser_Level＝1，上一級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID＝n_end、到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由平均可用能量4，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由通信延時(shí)20ms(到根服務(wù)節(jié)點(diǎn)實(shí)際通信跳數(shù)為2跳)，服務(wù)搜索是否完成標(biāo)志flag＝0。節(jié)點(diǎn)5與節(jié)點(diǎn)4開始第二階段的廣度優(yōu)先回溯搜索，獲取最優(yōu)服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合。

第二階段：廣度優(yōu)先回溯搜索尋優(yōu)階段

Step2.1：按廣度優(yōu)先搜索原則，第1級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)n_i作為新的搜索發(fā)起節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)n_i隨后向網(wǎng)絡(luò)廣播新的服務(wù)請求數(shù)據(jù)包Packet2，該數(shù)據(jù)包格式如圖4所示，包括：本節(jié)點(diǎn)所屬服務(wù)層級(jí)Ser_Level，本服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID，本節(jié)點(diǎn)服務(wù)s_i:{input_i,output_i}，源節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_start:{φ,input_T}，上一級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由平均可用能量Avr_AvaEnergy_i，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由通信延時(shí)Total_ComDelay_i，服務(wù)組合尋優(yōu)約束值D_T、E_T。本實(shí)施例中，選第1級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)中節(jié)點(diǎn)5與節(jié)點(diǎn)4作為新的搜索發(fā)起節(jié)點(diǎn)，上述節(jié)點(diǎn)分別向網(wǎng)絡(luò)廣播新的服務(wù)請求數(shù)據(jù)包Packet2，以節(jié)點(diǎn)5為例，包括：本節(jié)點(diǎn)所屬服務(wù)層級(jí)Ser_Level＝1，本服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID＝5，本節(jié)點(diǎn)服務(wù)s₅:{E,F}，源節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_start:{φ,A}，上一級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID＝n_end，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由平均可用能量Avr_AvaEnergy₅＝3，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由通信延時(shí)Total_ComDelay₅＝10ms，服務(wù)組合尋優(yōu)約束值D_T＝60ms、E_T＝3。

Step2.2：網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)n_k接收到Packet2后，根據(jù)自身提供的服務(wù)s_k:{input_k, output_kf_k,metadata_k}，按照Step1.2->Step1.3所述步驟，首先進(jìn)行約束條件是否滿足判定計(jì)算，其次計(jì)算與上一級(jí)節(jié)點(diǎn)服務(wù)s_i:{input_i,output_i}的服務(wù)匹配度，并繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)Packet2；在計(jì)算服務(wù)匹配度過程中，如果output_k＝input_i，則代表與上一級(jí)節(jié)點(diǎn)服務(wù)s_i匹配并成為第二級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)集成員，并在其服務(wù)路由表SerRoute_Table_k新增一條記錄：源節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_start:{φ,input_T}，本節(jié)點(diǎn)所屬服務(wù)層級(jí)Ser_Level＝2，上一級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID＝n_i、到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由平均可用能量Avr_AvaEnergy_k，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由通信延時(shí)Total_ComDelay_k，服務(wù)搜索是否完成標(biāo)志flag。同時(shí)，后續(xù)搜索輪次中，如果節(jié)點(diǎn)收到的服務(wù)請求數(shù)據(jù)包含有相同的服務(wù)匹配項(xiàng)input_i，則直接丟棄該數(shù)據(jù)包。

體現(xiàn)在本實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)接收到節(jié)點(diǎn)5廣播的Packet2后，根據(jù)自身提供的服務(wù)，按照Step1.2->Step1.3所述步驟，首先進(jìn)行約束條件是否滿足判定計(jì)算，其次計(jì)算與節(jié)點(diǎn)5服務(wù)s₅:{E,F}的服務(wù)匹配度，并繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)Packet2。在此過程中，可發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)4盡管與節(jié)點(diǎn)5服務(wù)匹配，但其可用能量PA₄＝2低于最低可用能量E_T＝3，不能作為服務(wù)節(jié)點(diǎn)；發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)10與節(jié)點(diǎn)5服務(wù)匹配且可用能量PA₁₀＝5高于最低可用能量E_T＝3，且其與服務(wù)節(jié)點(diǎn)5最短通信路徑為2跳，其服務(wù)路由總通信延遲Total_ComDelay₁₀＝30ms低于上限值。即節(jié)點(diǎn)10可作為服務(wù)路由的第二級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)，并在其服務(wù)路由表SerRoute_Table₁₀新增一條記錄：源節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_start:{φ,A}，本節(jié)點(diǎn)所屬服務(wù)層級(jí)Ser_Level＝2，上一級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID＝5、到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由平均可用能量Avr_AvaEnergy₁₀＝4，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由通信延時(shí)Total_ComDelay₁₀＝30ms，服務(wù)搜索是否完成標(biāo)志flag＝0。

與節(jié)點(diǎn)5處理步驟相同，節(jié)點(diǎn)4可發(fā)現(xiàn)其第二級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)7與節(jié)點(diǎn)9，這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)更新其服務(wù)路由表。節(jié)點(diǎn)7新增服務(wù)路由表記錄：源節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_start:{φ,A}，本節(jié)點(diǎn)所屬服務(wù)層級(jí)Ser_Level＝2，上一級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID＝4、到根節(jié)點(diǎn) 服務(wù)路由平均可用能量Avr_AvaEnergy₇＝3.5，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由通信延時(shí)Total_ComDelay₁₀＝30ms，服務(wù)搜索是否完成標(biāo)志flag＝1。節(jié)點(diǎn)7判斷服務(wù)搜索已完成，發(fā)送服務(wù)請求完成數(shù)據(jù)包finish_packet₁₀給根服務(wù)請求節(jié)點(diǎn)，包括：本服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID＝7、服務(wù)請求完成標(biāo)志flag＝1，所屬服務(wù)級(jí)數(shù)Ser_Level＝2，服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合總通信延時(shí)Total_ComDelay₇＝30ms以及平均可用能量Avr_AvaEnergy₇＝3.5。

節(jié)點(diǎn)9新增服務(wù)路由表記錄：源節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_start:{φ,A}，本節(jié)點(diǎn)所屬服務(wù)層級(jí)Ser_Level＝2，上一級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID＝4、到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由平均可用能量Avr_AvaEnergy₇＝4，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由通信延時(shí)Total_ComDelay₁₀＝30ms，服務(wù)搜索是否完成標(biāo)志flag＝0。

Step2.3：按廣度優(yōu)先搜索原則，第2級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)集中，服務(wù)搜索標(biāo)志flag＝0的各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)起下一級(jí)搜索，搜索過程按照Step2.1->Step2.2所述。

Step2.4：依據(jù)廣度優(yōu)先原則，重復(fù)Step2.1->Step2.3所述過程，直到服務(wù)搜索過程最終匹配到源節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_start:{φ,input_T}，搜索過程完成需滿足以下條件：即某服務(wù)節(jié)點(diǎn)n_u所提供服務(wù)s_u:{input_u,output_u,f_u,metadata_u}滿足input_u＝input_T，該節(jié)點(diǎn)n_u發(fā)送服務(wù)請求完成數(shù)據(jù)包finish_packet_u給根服務(wù)請求節(jié)點(diǎn)，包括：本服務(wù)節(jié)點(diǎn)ID、服務(wù)請求完成標(biāo)志flag，所屬服務(wù)級(jí)數(shù)Ser_Level，服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合總通信延時(shí)Total_ComDelay_u以及平均可用能量Avr_AvaEnergy_u。根服務(wù)請求節(jié)點(diǎn)n_end接收到服務(wù)請求完成數(shù)據(jù)包finish_packet_u，將服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合總通信延時(shí)Total_ComDelay_u以及平均可用能量Avr_AvaEnergy_u進(jìn)行歸一化處理并計(jì)算綜合評價(jià)值：

OPT_u＝μ·Avr_AvaEnergy_u-λ·Total_ComDelay_u (2)

整個(gè)服務(wù)組合搜索尋優(yōu)過程中，根服務(wù)節(jié)點(diǎn)會(huì)收到多個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)返回的服務(wù)請求完成數(shù)據(jù)包，均按公式(2)計(jì)算通信延時(shí)和評價(jià)可用能量綜合評價(jià)值， 選擇綜合評價(jià)值最大的服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合作為最優(yōu)組合，分布式服務(wù)組合搜索尋優(yōu)過程結(jié)束。

體現(xiàn)在本實(shí)施例中，依據(jù)廣度優(yōu)先原則，重復(fù)Step2.1->Step2.3所述過程，直到服務(wù)搜索過程最終匹配到源節(jié)點(diǎn)服務(wù)S_start:{φ,A}。整個(gè)搜索過程將獲得3條服務(wù)路由：

1)服務(wù)路由1：節(jié)點(diǎn)1‐>節(jié)點(diǎn)10‐>節(jié)點(diǎn)5：到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由平均可用能量Avr_AvaEnergy＝11/3，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由通信延時(shí)Total_ComDelay＝50ms

2)服務(wù)路由2：節(jié)點(diǎn)7‐>節(jié)點(diǎn)4：到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由平均可用能量Avr_AvaEnergy＝3.5，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由通信延時(shí)Total_ComDelay＝30ms

3)服務(wù)路由3：節(jié)點(diǎn)1‐>節(jié)點(diǎn)9‐>節(jié)點(diǎn)4：到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由平均可用能量Avr_AvaEnergy＝11/3，到根節(jié)點(diǎn)服務(wù)路由通信延時(shí)Total_ComDelay＝40ms

將服務(wù)節(jié)點(diǎn)組合總通信延時(shí)Total_ComDelay以及平均可用能量Avr_AvaEnergy進(jìn)行歸一化處理并計(jì)算綜合評價(jià)值，取μ＝1,λ＝1:

服務(wù)路由1：

服務(wù)路由2：OPT＝3.5/5-30/60＝0.2

服務(wù)路由3：

按計(jì)算通信延時(shí)和評價(jià)可用能量綜合評價(jià)值結(jié)果，選擇綜合評價(jià)值最大的服務(wù)路由2作為最優(yōu)組合，分布式服務(wù)組合搜索尋優(yōu)過程結(jié)束。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。