CN111432450B - 基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进方法及*** - Google Patents

基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进方法及*** Download PDF

Info

Publication number
CN111432450B
CN111432450B CN202010243174.6A CN202010243174A CN111432450B CN 111432450 B CN111432450 B CN 111432450B CN 202010243174 A CN202010243174 A CN 202010243174A CN 111432450 B CN111432450 B CN 111432450B
Authority
CN
China
Prior art keywords
alliance
node
federation
neighbor
nodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN202010243174.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111432450A (zh
Inventor
王公堂
郗金鑫
许化强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Normal University
Original Assignee
Shandong Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Normal University filed Critical Shandong Normal University
Priority to CN202010243174.6A priority Critical patent/CN111432450B/zh
Publication of CN111432450A publication Critical patent/CN111432450A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111432450B publication Critical patent/CN111432450B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/24—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
    • H04W40/248—Connectivity information update
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/02—Topology update or discovery
    • H04L45/026—Details of "hello" or keep-alive messages
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/14—Routing performance; Theoretical aspects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/22—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing using selective relaying for reaching a BTS [Base Transceiver Station] or an access point
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进方法及***，包括：开始步骤：自组织网络中的游离节点向其邻居节点发送节点基本信息传递请求；所述游离节点接收其邻居节点反馈回来的节点基本信息；所述游离节点从反馈回来的节点基本信息中，获取每个邻居节点所归属联盟的联盟基本信息；所述游离节点根据每个邻居节点所归属联盟的联盟基本信息，计算如果游离节点加入对应邻居节点所归属的联盟，将从对应联盟中获取的利益；选择利益最大值对应的联盟，游离节点向利益最大值对应的联盟发送加入请求，联盟根据游离节点发送的加入请求进行响应，发送加入请求的游离节点加入利益最大值对应的联盟。

Description

基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进方法及***
技术领域
本公开涉及移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Networks，MANET)技术领域，特别是涉及基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进方法及***。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提到了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
在实现本公开的过程中，发明人发现现有技术中存在以下技术问题：
移动自组织网络是一些无线移动节点的集合，它们不使用任何现有的网络基础设施或中央管理***，动态地形成一个临时网络，网络中的节点能够随机移动，因此，网络的拓扑结构可能会进行频繁的、难以预测的变化。
其次，节点频繁的加入或离开网络给MANET带来了更多的动态特性，移动自组织网络也会遇到无线信道干扰问题，影响数据传输的可靠性，对网络通信产生不利影响，在移动自组织网络中节点间的通信通过无线信道、由多个节点转发来共同完成。
移动自组织网络中的节点能量、计算能力等资源往往是有限的，一些节点出于节省资源等方面的考虑，可能会拒绝为其它节点提供转发数据包服务，不配合执行网络协议；而移动自组织网络是建立在节点协作的基础上的，节点拒绝转发其它节点数据包的行为会影响移动自组织网络的正常运行，降低网络数据传输的性能，甚至造成网络瘫痪；因此，促进网络节点的协作是移动自组织网络需要解决的一个重要问题。
现有节点协同机制可以分为激励机制和惩罚机制：
激励机制是网络中的节点为了实现通信，鼓励节点转发其它节点的数据包来赚取虚拟货币，赚取的虚拟货币用来支付发送数据包的费用，因此节点不断转发其他节点的数据包来赚取足够的虚拟货币；
惩罚机制是网络节点信息交流中，邻居节点相互监督，不配合转发数据包的自私节点信誉积分会降低。当低到一定程度，这个节点无法参与网络通信，相反协作转发数据包的节点信誉分会增加，此节点的数据包会被其它节点转发。
现有节点协作算法的缺点：
1、移动自组织网络拓扑频繁变化，准确地计算出转发数据包所需要的虚拟货币不太容易；
2、自私节点的评估算法有待改进：节点可能因为信道拥塞等问题，产生丢包行为，从而被错误认定为自私节点；
3、在节点受到噪声等环境影响时，信息的可达性和准确性也会受到影响。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本公开提供了基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进方法及***；
第一方面，本公开提供了基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进方法；
基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进方法，包括：
开始步骤：自组织网络中的游离节点向其邻居节点发送节点基本信息传递请求；
所述游离节点接收其邻居节点反馈回来的节点基本信息；所述游离节点从反馈回来的节点基本信息中，获取每个邻居节点所归属联盟的联盟基本信息；
所述游离节点根据每个邻居节点所归属联盟的联盟基本信息，计算如果游离节点加入对应邻居节点所归属的联盟，将从对应联盟中获取的利益；
选择利益最大值对应的联盟，游离节点向利益最大值对应的联盟发送加入请求，联盟根据游离节点发送的加入请求进行响应，发送加入请求的游离节点加入利益最大值对应的联盟。
第二方面，本公开提供了基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进***；
基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进***，包括：自组织网络；
自组织网络中的游离节点向其邻居节点发送节点基本信息传递请求；
所述游离节点接收其邻居节点反馈回来的节点基本信息；所述游离节点从反馈回来的节点基本信息中，获取每个邻居节点所归属联盟的联盟基本信息；
所述游离节点根据每个邻居节点所归属联盟的联盟基本信息，计算如果游离节点加入对应邻居节点所归属的联盟，将从对应联盟中获取的利益；
选择利益最大值对应的联盟，游离节点向利益最大值对应的联盟发送加入请求，联盟根据游离节点发送的加入请求进行响应，发送加入请求的游离节点加入利益最大值对应的联盟。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
通过运用联盟博弈的方法，促进节点之间的协作；在联盟博弈的过程融入OLSR(最优链路状态路由，Optimized Link-State Routing)路由协议，同时对OLSR中消息传递的内容进行了修改，以用于支持联盟形成和联盟信息的更新；节点在联盟博弈中的收益和开销采用指标‘可达节点数量’来表示，联盟中节点的收益表示为该节点数据包可达到的节点数减去提供中继服务的节点数，如果结果大于零表示在联盟中收益较好；因此，节点优先选择形成最有益的联盟。
与其他算法相比本算法旨在鼓励节点协作，形成联盟以更好的应对网络拓扑变化；本公开形成的联盟具有较好的可达性和较高的稳定性；与其他算法相比，本算法联盟中的信息通过在节点之间传播更加准确、有针对性，并减少了在通信过程中流量的开销，更重要的是提高了节点之间信息传播的可靠性。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为第一个实施例的方法流程图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一，本实施例提供了基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进方法；
基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进方法，包括：
S01：开始步骤：自组织网络中的游离节点向其邻居节点发送节点基本信息传递请求；
S02：所述游离节点接收其邻居节点反馈回来的节点基本信息；所述游离节点从反馈回来的节点基本信息中，获取每个邻居节点所归属联盟的联盟基本信息；
S03：所述游离节点根据每个邻居节点所归属联盟的联盟基本信息，计算如果游离节点加入对应邻居节点所归属的联盟，将从对应联盟中获取的利益；
S04：选择利益最大值对应的联盟，游离节点向利益最大值对应的联盟发送加入请求，联盟根据游离节点发送的加入请求进行响应，发送加入请求的游离节点加入利益最大值对应的联盟。
作为一个或多个实施例，所述方法选择利益最大值对应的联盟，游离节点向利益最大值对应的联盟发送加入请求，联盟根据游离节点发送的加入请求进行响应，发送加入请求的游离节点加入利益最大值对应的联盟，之后还包括：
S05：游离节点实时计算加入联盟后，从联盟中获取的利益；
如果加入联盟后，从联盟获取的利益小于等于零，则游离节点从联盟中脱离，返回开始步骤，继续寻找下一个联盟；
如果加入联盟后，从联盟获取的利益大于零，则游离节点继续为联盟中的其他节点传输数据包。
上述技术方案中，节点根据对合作预期收益和开销的评估以及网络中其他节点的预期策略来决定是否形成联盟，需要一个信息传递机制，用于发送和回应联盟提议。
作为一个或多个实施例，所述从联盟中获取的利益为：
Ui(X)＝Benefiti(X)-Costi(X)＝(|X|+|BX|)-|X|＝|BX| (1)
其中，Ui(X)表示中继节点i在联盟X中获取的利益，Benefiti(X)表示联盟X节点数加上边界节点数|BX|，Costi(X)表示联盟X节点数。
网络拓扑由于移动性和其他因素的影响而不断发生变化，假定形成的联盟X对节点i有利，即单一节点i的数据包能够传输到的节点数小于联盟后节点i的数据包能够传输到的节点数，则节点i将会加入联盟，进行节点间的相互协作。
每隔一段时间过后，再根据公式(1)来评判是否继续留在该联盟，如果单一节点i的数据包能够传输到的节点数仍然小于联盟后节点i的数据包能够传输到的节点数，则节点i继续留在该联盟，否则离开该联盟去形成更有益的联盟。
作为一个或多个实施例，所述方法，还包括：
S11：假设自组织网络节点中包括若干个联盟；每个联盟中包括若干个节点；
第一联盟中的第一节点，向第二联盟的第二节点发送联盟基本信息传递请求；
所述第一联盟与第二联盟之间是邻居关系；所述第一节点为第一联盟的边界节点；所述第二节点是第二联盟所有节点中距离第一节点最近的节点；
S12：第一联盟中的第一节点，接收第二联盟的第二节点反馈回来的第二联盟的基本信息；第一联盟中的第一节点根据第二联盟的基本信息，计算如果第二联盟与第一联盟合并，第一联盟中所有节点能够从第二联盟中获取的额外利益总和；
S13：第一联盟中的第一节点将能够从第二联盟中获取的额外利益传递给第一联盟中的其他节点；
同时，第一联盟中的第一节点从第一联盟的其他节点，获取第一联盟与每个邻居联盟合并后的额外利益；
S14：选择额外利益最大值所对应的邻居联盟，第一联盟向所选择的邻居联盟发送联盟合并请求，第一联盟根据联盟合并请求的响应，完成第一联盟与所选择的联盟之间的合并。
进一步地，所述方法还包括：第一联盟向所选择的邻居联盟发送联盟合并请求，如果所选择的邻居联盟从第一联盟处获得的额外利益大于零，则所选择的邻居联盟向第一联盟发送同意合并的消息；第一联盟根据联盟合并请求的响应，完成第一联盟与所选择的联盟之间的合并；
否则，所选择的邻居联盟向第一联盟发送不同意合并的消息；第一联盟收到不同意合并的消息后，就开始寻找下一个联盟并继续判断下一个联盟是否能够合并。
进一步地，所述方法还包括：第一联盟与所选择的联盟合并后，合并之后的联盟中所有节点使用唯一一个联盟ID。
进一步地，所述方法还包括：第一联盟与所选择的联盟合并后，如果第一联盟中的第一节点从所合并的联盟中获取到额外利益为零，则第一联盟中的第一节点向所合并的联盟发送联盟分离请求，合并后的联盟根据第一联盟发送的分离请求进行响应，完成第一联盟与所合并联盟之间的分离。
进一步地，所述方法还包括：第一联盟与所选择的联盟合并后，如果所选择的联盟中的节点从所合并的联盟中获取到额外利益为零，则所选择的联盟中的节点向所合并的联盟发送联盟分离请求，合并后的联盟根据所选择的联盟发送的分离请求进行响应，完成所选择的联盟与第一联盟之间的分离。
进一步地，利用OLSR协议来实现联盟信息的持续更新，所述联盟信息是指节点与节点之间的连通性更新和联盟中成员节点信息的更新。
进一步地，利用OLSR协议来实现联盟信息的持续更新，具体包括：
周期性的获取现有联盟和每个联盟的边界节点信息；
每个节点向其邻居节点发送HELLO消息；
收到并响应HELLO消息的邻居节点，在响应HELLO消息之前，将自身所归属的联盟ID作为字段添加到HELLO消息的消息头中；以便将自身的联盟归属信息反馈给HELLO消息的发送节点。
进一步地，利用OLSR协议来实现联盟信息的持续更新，具体包括：
每个节点向其邻居节点发送TC消息；
收到并响应TC消息的邻居节点，在响应TC消息之前，将自身所归属的联盟ID作为字段添加到TC消息的消息头中；以便将自身的联盟边界节点信息反馈给TC消息的发送节点。
进一步地，所述第一联盟向所选择的邻居联盟发送联盟合并请求，具体包括：
第一联盟利用COOP消息向所选择的邻居联盟发送联盟合并请求或答复消息；所述COOP消息包括目的联盟中距离第一联盟最近的节点的目的地址，即联盟合并请求由目的地址对应的节点进行处理。
进一步地，所述完成第一联盟与所选择的联盟之间的合并之后，还包括：
合并后的每个节点负责更新自身的节点基本信息数据库，所述节点基本信息数据库，包括节点的联盟ID和节点所归属联盟的边界节点信息。
进一步地，所述方法还包括：
每个节点在收到HELLO消息或TC消息时，就执行自身的节点基本信息数据库的更新；
联盟的稳定性控制：允许以足够慢的速度形成联盟，使所有节点通过定期更新消息来维护联盟信息。
进一步地，所述方法还包括：
设定合并后的联盟的网络传播信息的时间总长大于等于计时器设定阈值。
当合并后的联盟的网络传播信息的时间总长大于等于计时器设定阈值时，允许合并后的联盟向邻居联盟发起新的合并请求。
当合并后的联盟检测到有节点断开时，对断开节点再次接入时，需要对曾经断开的节点进行重新检查和更新。
根据公式(2)来判别第一联盟X和第二联盟Y合并后联盟X的收益，类似地，公式(3)来判别第一联盟X和第二联盟Y合并后联盟Y的收益，假定第一联盟X和第二联盟Y合并不再获利，则第一联盟X和第二联盟Y分离后，再分别去组建新的有利联盟。
Figure BDA0002433228730000091
公式(2)中，ui(X∪Y)表示第一联盟X中的节点i在第一联盟X和第二联盟Y合并后的效益，ui(X)表示节点i在第一联盟X里的效益，|BX∪Y|表示第一联盟X的边界节点数和第二联盟Y的边界节点数之和，|BX|表示第一联盟X的边界节点数，|Y∩BX|表示第二联盟Y中的节点与第一联盟X边界节点的公共节点数；同理，公式(3)中，uj(X∪Y)表示第二联盟Y中的节点j在第一联盟X和第二联盟Y合并后的效益，uj(Y)表示节点j在第二联盟Y里的效益，|X∩BY|表示第一联盟X中的节点与第二联盟Y边界节点的公共节点数。假定第一联盟X的效用函数为UX(Y)，并用第一联盟X里的节点i评估与第二联盟Y结盟后的收益；同样的，第二联盟Y的效用函数为UY(X)，并用第二联盟Y里的假定节点j评估与第一联盟X结盟后的收益，效用函数大于零，则第一联盟X和第二联盟Y形成的联盟稳定性较好。
在移动自组织网络MANET中|BX|记为联盟X边界节点的数量，ui(X∪Y)表示节点i在联盟X和联盟Y合并后的效益，ui(X)表示节点i在联盟X里的效益，|BX∪Y|表示联盟X边界节点数和联盟Y边界节点数之和，|Y∩BX|表示联盟Y中的节点与联盟X边界节点的公共节点数。
假定第一联盟X的效用函数为UX(Y)表示，并用第一联盟X里的假定第一节点i评估与第二联盟Y结盟后的收益；
同样，假定第二联盟Y的效用函数为UY(X)，并用第二联盟Y里的第二节点j评估与联盟X结盟后的收益。
OLSR协议作为主动式路由协议需要不断更新节点的加入与退出以及效用函数公式(2)和公式(3)的大小，确保联盟信息持续更新。
公式(2)表示第一联盟X和第二联盟Y合并后联盟X的收益，类似地，公式(3)表示第一联盟X和第二联盟Y合并后联盟Y的收益，效用函数大于零，则联盟X和联盟Y形成的联盟稳定性较好。
在联盟博弈过程中融入OLSR协议的具体实施：
首先，通过扩展HELLO和TC消息来修改OLSR的消息传递的内容，携带必要的信息用于联盟信息更新。
使用效用函数公式(2)和公式(3)表明扩展OLSR中HELLO消息和TC消息的目的是周期性地获取现有联盟成员和边界节点的信息。在联盟***中，节点使用扩展HELLO消息来识别它所属的联盟里的节点信息，然后，使用TC消息来识别边界节点信息。
通过向HELLO消息头添加联盟ID字段，扩展HELLO消息。添加了ID字段，节点可以通过修改后的HELLO消息来识别其邻居节点的联盟归属。
再向TC消息头添加一个联盟ID字段来扩展TC消息。
此字段类似于添加到HELLO消息中的字段，节点使用从相邻节点收集的信息来识别其中哪些节点位于联盟的边界。
由于移动自组网络中的所有节点属于相同的子网，使用联盟中所有节点IP地址来减少TC消息添加边界节点信息时的开销。
其次，引入了一个新的COOP消息，第一联盟X可以使用COOP消息向第二联盟Y提出合并提议或给出答复消息，每个节点定期尝试通过向邻近联盟发送COOP消息来代表其所属联盟发起合并。因为COOP消息仅发送到直接邻居，所以要在消息中加入目的节点的地址，这样只有目的节点能够处理此消息。第一联盟X通过发送COOP消息向第二联盟Y发送的最佳合作协议。
最佳合作协议是指：第一联盟X和第二联盟Y的效用函数大于零；即
|BX|-|(Y∪BY)|>|X∩BY| (4)
|BY|-|(X∪BX)|>|Y∩BX| (5)
公式(4)中，|BX|表示联盟X的边界节点数，|(Y∪BY)|表示联盟Y中节点数与联盟Y边界节点数之和，|X∩BY|表示联盟X中的节点与联盟Y边界节点的公共节点数，同理，公式(5)中，|BY|表示联盟Y的边界节点数，|(X∪BX)|表示联盟X中节点数与联盟X边界节点数之和，|Y∩BX|表示联盟Y中的节点与联盟X边界节点的公共节点数。
在形成一次新的联盟后每个节点上维护一个数据库，假定节i点包含每个节点所在联盟的联盟ID和边界节点的共享信息，这是该节点直接连接到联盟边界节点的一个子集。每当收到HELLO或TC消息时，都会更新该节点的数据库。每次更新后，都会重新生成包含联盟内节点和边界节点的联盟信息。
为了保证合并联盟之间的稳定连接，需要选择一个最佳的合作协议。节点在当前多点中继节点MPR(Multi Point Relay)选择器集中寻找最佳处理方法，即效用函数公式(4)和(5)。
合并过程完成时，属于新形成的联盟的所有节点都必须具有相同的唯一联盟ID。为了确保新的联盟ID的唯一性，同时减少所需的更新节点数量，假定所有节点都属于同一个子网：
1、使用IP地址的主机ID部分对单个联盟进行编号。在模拟中，使用了IP地址的四个二进制八位字节；
2、两个单一节点合并后组成的新联盟使用下列公式编号：
CIDnew＝(CID1×CID2)+(CID1+CID2)+MAXNUMBER(6)
其中，CIDnew是COALITION ID联盟编号的简称，MAXNUMBER是单个联盟可以接受节点的最大数目；
3、联盟在与单一节点合并时保持其编号，单一节点改变为联盟编号；
4、如果两个非单一节点联盟，接收者将其编号改为发送者的编号；
其次采用合并并发控制机制控制联盟扩展的速度，以保持联盟结构的稳定性；引入了一组计时器、间隔和标志作为控制工具，以调整联盟合并和拆分过程。
这些控制工具在每个节点处的作用：
1、新成立的联盟通过网络传播信息的时间总和大于等于设定阈值，设置标志和计时器在预定义的时间段发送或接收合并提议，防止其他提议并行处理；当一个节点接收到先前发送的提议被拒绝或忽略消息时，计时器被释放并且标志被重置。
2、允许定期发布合并提议，并弥补错过的合并机会。计时器在启动时设置为预定义的时间段，允许节点定期向其他联盟发送合作提议；计时器期满时，节点根据Ui(X)＝Benefiti(X)-Costi(X)＝(|X|+|BX|)-|X|＝|BX|重新评估作为联盟成员的收益。
3、留出足够的时间来检测联盟成员的临时断开，使用计时器检测节点分离。如果节点在预定义的时间段与所有其它联盟成员断开，则节点将被认为与它的联盟断开连接，节点在收到HELLO消息时会被检查和更新。
由图1可以看出，节点间达成联盟进行协作可以通过效用函数公式(1)来评估，假定结成联盟Ui(X)大于单个节点i在自组织网络通信中获得的收益，则联盟形成，节点间相互协作，一段时间后，如果联盟Ui(X)依旧大于单个节点i在自组织网络通信中获得的收益，则继续在联盟X内传输数据包；如果联盟Ui(X)小于单个节点i在自组织网络通信中获得的收益，则节点i退出联盟，寻找更有益的联盟。
类似地，假定联盟X和联盟Y合并不再获利，则联盟X和联盟Y分别去组建新的有利联盟。
在融入OLSR协议后，联盟的形成和联盟信息的持续更新首先通过扩展HELLO和TC消息来修改OLSR的消息传递的内容，携带必要的信息用于联盟信息更新。
使用效用函数公式(2)和(3)表明扩展OLSR中HELLO消息和TC消息的目的是周期性地获取现有联盟成员和边界节点的信息；在联盟***中，节点使用HELLO消息来识别它所属的联盟里的节点信息；然后，使用TC消息来识别边界节点信息。
通过向HELLO消息头添加联盟ID字段，扩展HELLO消息；添加该字段，使得节点可以通过其HELLO消息来识别其邻居节点的联盟归属；通过向TC消息头添加一个联盟ID字段来修改TC消息，此字段类似于添加到HELLO消息中的字段，节点使用从相邻节点收集的信息来识别其中哪些节点位于联盟的边界；由于移动自组网络中的所有节点属于相同的子网，使用联盟中所有节点IP地址来减少TC消息添加边界节点信息时的开销。
其次，引入了一个新的COOP消息，联盟X可以通过新引入的COOP消息向联盟Y提出合并提议或给出答复信息，每个节点定期尝试通过向邻近联盟发送COOP消息来代表该节点所在联盟发起合并，发起合并的联盟提供了最佳合作协议，即联盟X和联盟Y协作后的效用函数大于零。
因为COOP消息仅发送到直接邻居，所以要在消息中加入目的节点的地址，这样只有目的节点处理此消息。
由此，按照本发明基于联盟博弈方法的节点协作算法更好地促进自组织网络节点间的协作，本发明的实施例仿真结果表明，采用本发明的方法，与现有其他技术相比，网络在移动环境下形成的联盟，在通信中具有较好的可达性和较高的稳定性，更重要的是联盟更加可靠，自组织网络中的通信更加准确、有针对性，并减少了在通信过程中流量的开销。
实施例二，本实施例提供了基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进***；
基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进***，包括：自组织网络；
自组织网络中的游离节点向其邻居节点发送节点基本信息传递请求；
所述游离节点接收其邻居节点反馈回来的节点基本信息；所述游离节点从反馈回来的节点基本信息中，获取每个邻居节点所归属联盟的联盟基本信息；
所述游离节点根据每个邻居节点所归属联盟的联盟基本信息，计算如果游离节点加入对应邻居节点所归属的联盟，将从对应联盟中获取的利益；
选择利益最大值对应的联盟，游离节点向利益最大值对应的联盟发送加入请求，联盟根据游离节点发送的加入请求进行响应，发送加入请求的游离节点加入利益最大值对应的联盟。
进一步地，所述***，还包括：
游离节点实时计算加入联盟后，从联盟中获取的利益；
如果加入联盟后，从联盟获取的利益小于等于零，则游离节点从联盟中脱离，返回开始步骤，继续寻找下一个联盟；
如果加入联盟后，从联盟获取的利益大于零，则游离节点继续为联盟中的其他节点传输数据包。
作为一个或多个实施例，所述***，还包括：
假设自组织网络节点中包括若干个联盟；每个联盟中包括若干个节点；
第一联盟中的第一节点，向第二联盟的第二节点发送联盟基本信息传递请求；所述第一联盟与第二联盟之间是邻居关系；所述第一节点为第一联盟的边界节点；所述第二节点是第二联盟所有节点中距离第一节点最近的节点；
第一联盟中的第一节点，接收第二联盟的第二节点反馈回来的第二联盟的基本信息；第一联盟中的第一节点根据第二联盟的基本信息，计算如果第二联盟与第一联盟合并，第一联盟中所有节点能够从第二联盟中获取的额外利益总和；
第一联盟中的第一节点将能够从第二联盟中获取的额外利益传递给第一联盟中的其他节点；同时，第一联盟中的第一节点从第一联盟的其他节点，获取第一联盟与每个邻居联盟合并后的额外利益；
选择额外利益最大值所对应的邻居联盟，第一联盟向所选择的邻居联盟发送联盟合并请求，第一联盟根据联盟合并请求的响应，完成第一联盟与所选择的联盟之间的合并。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (15)

1.基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进方法，其特征是，包括：
开始步骤：自组织网络中的游离节点向其邻居节点发送节点基本信息传递请求；
所述游离节点接收其邻居节点反馈回来的节点基本信息；所述游离节点从反馈回来的节点基本信息中，获取每个邻居节点所归属联盟的联盟基本信息；
所述游离节点根据每个邻居节点所归属联盟的联盟基本信息，计算如果游离节点加入对应邻居节点所归属的联盟，将从对应联盟中获取的利益；
选择利益最大值对应的联盟，游离节点向利益最大值对应的联盟发送加入请求，联盟根据游离节点发送的加入请求进行响应，发送加入请求的游离节点加入利益最大值对应的联盟；
所述方法，还包括：
S11：假设自组织网络中包括若干个联盟；每个联盟中包括若干个节点；
第一联盟中的第一节点，向第二联盟的第二节点发送联盟基本信息传递请求；
所述第一联盟与第二联盟之间是邻居关系；所述第一节点为第一联盟的边界节点；所述第二节点是第二联盟所有节点中距离第一节点最近的节点；
S12：第一联盟中的第一节点，接收第二联盟的第二节点反馈回来的第二联盟的基本信息；第一联盟中的第一节点根据第二联盟的基本信息，计算如果第二联盟与第一联盟合并，第一联盟中所有节点能够从第二联盟中获取的额外利益总和；
S13：第一联盟中的第一节点将能够从第二联盟中获取的额外利益传递给第一联盟中的其他节点；
同时，第一联盟中的第一节点从第一联盟的其他节点，获取第一联盟与每个邻居联盟合并后的额外利益；
S14：选择额外利益最大值所对应的邻居联盟，第一联盟向所选择的邻居联盟发送联盟合并请求，第一联盟根据联盟合并请求的响应，完成第一联盟与所选择的联盟之间的合并。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述方法还包括：
游离节点实时计算加入联盟后，从联盟中获取的利益；
如果加入联盟后，从联盟获取的利益小于等于零，则游离节点从联盟中脱离，返回开始步骤，继续寻找下一个联盟；
如果加入联盟后，从联盟获取的利益大于零，则游离节点继续为联盟中的其他节点传输数据包。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述方法还包括：第一联盟向所选择的邻居联盟发送联盟合并请求，如果所选择的邻居联盟从第一联盟处获得的额外利益大于零，则
所选择的邻居联盟向第一联盟发送同意合并的消息；第一联盟根据联盟合并请求的响应，完成第一联盟与所选择的联盟之间的合并；
否则，所选择的邻居联盟向第一联盟发送不同意合并的消息；第一联盟收到不同意合并的消息后，就开始寻找下一个联盟并继续判断下一个联盟是否能够合并。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述方法还包括：第一联盟与所选择的联盟合并后，合并之后的联盟中所有节点使用唯一一个联盟ID。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述方法还包括：第一联盟与所选择的联盟合并后，如果第一联盟中的第一节点从所合并的联盟中获取到额外利益为零，则第一联盟中的第一节点向所合并的联盟发送联盟分离请求，合并后的联盟根据第一联盟发送的分离请求进行响应，完成第一联盟与所合并联盟之间的分离。
6.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述方法还包括：第一联盟与所选择的联盟合并后，如果所选择的联盟中的节点从所合并的联盟中获取到额外利益为零，则所选择的联盟中的节点向所合并的联盟发送联盟分离请求，合并后的联盟根据所选择的联盟发送的分离请求进行响应，完成所选择的联盟与第一联盟之间的分离。
7.如权利要求1所述的方法，其特征是，利用OLSR协议来实现联盟信息的持续更新，所述联盟信息是指节点与节点之间的连通性更新和联盟中成员节点的更新。
8.如权利要求7所述的方法，其特征是，所述利用OLSR协议来实现联盟信息的持续更新，具体包括：
周期性的获取现有联盟和每个联盟的边界节点信息；
每个节点向其邻居节点发送HELLO消息；
收到并响应HELLO消息的邻居节点，在响应HELLO消息之前，将自身所归属的联盟ID作为字段添加到HELLO消息的消息头中；以便将自身的联盟归属信息反馈给HELLO消息的发送节点。
9.如权利要求7所述的方法，其特征是，所述利用OLSR协议来实现联盟信息的持续更新，具体包括：
每个节点向其邻居节点发送TC消息；
收到并响应TC消息的邻居节点，在响应TC消息之前，将自身所归属的联盟ID作为字段添加到TC消息的消息头中；以便将自身的联盟边界节点信息反馈给TC消息的发送节点。
10.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述第一联盟向所选择的邻居联盟发送联盟合并请求，具体包括：
第一联盟利用COOP消息向所选择的邻居联盟发送联盟合并请求或答复消息；所述COOP消息包括目的联盟中距离第一联盟最近的节点的目的地址，即联盟合并请求由目的地址对应的节点进行处理。
11.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述完成第一联盟与所选择的联盟之间的合并之后，还包括：
合并后的每个节点负责更新自身的节点基本信息数据库，所述节点基本信息数据库，包括节点的联盟ID和节点所归属联盟的边界节点信息。
12.如权利要求11所述的方法，其特征是，所述方法还包括：每个节点在收到HELLO消息或TC消息时，就执行自身的节点基本信息数据库的更新；
联盟的稳定性控制：允许以足够慢的速度形成联盟，使所有节点通过定期更新消息来维护联盟信息。
13.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述方法还包括：设定合并后的联盟的网络传播信息的时间总长大于等于计时器设定阈值；
当合并后的联盟的网络传播信息的时间总长大于等于计时器设定阈值时，允许合并后的联盟向邻居联盟发起新的合并请求；
当合并后的联盟检测到有节点断开时，对断开节点再次接入时，需要对曾经断开的节点进行重新检查和更新。
14.基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进***，其特征是，包括：自组织网络，
自组织网络中的游离节点向其邻居节点发送节点基本信息传递请求；
所述游离节点接收其邻居节点反馈回来的节点基本信息；所述游离节点从反馈回来的节点基本信息中，获取每个邻居节点所归属联盟的联盟基本信息；
所述游离节点根据每个邻居节点所归属联盟的联盟基本信息，计算如果游离节点加入对应邻居节点所归属的联盟，将从对应联盟中获取的利益；
选择利益最大值对应的联盟，游离节点向利益最大值对应的联盟发送加入请求，联盟根据游离节点发送的加入请求进行响应，发送加入请求的游离节点加入利益最大值对应的联盟；
所述***，还包括：
假设自组织网络中包括若干个联盟；每个联盟中包括若干个节点；
第一联盟中的第一节点，向第二联盟的第二节点发送联盟基本信息传递请求；所述第一联盟与第二联盟之间是邻居关系；所述第一节点为第一联盟的边界节点；所述第二节点是第二联盟所有节点中距离第一节点最近的节点；
第一联盟中的第一节点，接收第二联盟的第二节点反馈回来的第二联盟的基本信息；第一联盟中的第一节点根据第二联盟的基本信息，计算如果第二联盟与第一联盟合并，第一联盟中所有节点能够从第二联盟中获取的额外利益总和；
第一联盟中的第一节点将能够从第二联盟中获取的额外利益传递给第一联盟中的其他节点；同时，第一联盟中的第一节点从第一联盟的其他节点，获取第一联盟与每个邻居联盟合并后的额外利益；
选择额外利益最大值所对应的邻居联盟，第一联盟向所选择的邻居联盟发送联盟合并请求，第一联盟根据联盟合并请求的响应，完成第一联盟与所选择的联盟之间的合并。
15.如权利要求14所述的***，其特征是，所述***，还包括：
游离节点实时计算加入联盟后，从联盟中获取的利益；
如果加入联盟后，从联盟获取的利益小于等于零，则游离节点从联盟中脱离，返回开始步骤，继续寻找下一个联盟；
如果加入联盟后，从联盟获取的利益大于零，则游离节点继续为联盟中的其他节点传输数据包。
CN202010243174.6A 2020-03-31 2020-03-31 基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进方法及*** Expired - Fee Related CN111432450B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010243174.6A CN111432450B (zh) 2020-03-31 2020-03-31 基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进方法及***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010243174.6A CN111432450B (zh) 2020-03-31 2020-03-31 基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进方法及***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111432450A CN111432450A (zh) 2020-07-17
CN111432450B true CN111432450B (zh) 2021-11-09

Family

ID=71551794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010243174.6A Expired - Fee Related CN111432450B (zh) 2020-03-31 2020-03-31 基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进方法及***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111432450B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102984200A (zh) * 2012-09-13 2013-03-20 大连理工大学 一种适用于稀疏和稠密多种VANETs场景的方法
WO2013130786A1 (en) * 2012-02-28 2013-09-06 Cisco Technology, Inc. Path selection on hop metric distributions
EP2737670A1 (en) * 2011-07-27 2014-06-04 Cisco Technology, Inc. Reduced topology routing in shared media communication networks
CN106817738A (zh) * 2015-12-02 2017-06-09 北京航空航天大学 一种基于联盟博弈的路由方法
CN109951568A (zh) * 2019-04-03 2019-06-28 吕娜 一种改进合同网的航空集群混合多层式联盟组建方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6646750B2 (ja) * 2016-01-14 2020-02-14 テレフオンアクチーボラゲット エルエム エリクソン（パブル） 協力ノードに対するカスタム化アプローチ
CN109246699A (zh) * 2017-05-24 2019-01-18 上海连尚网络科技有限公司 一种连接方法及设备

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2737670A1 (en) * 2011-07-27 2014-06-04 Cisco Technology, Inc. Reduced topology routing in shared media communication networks
WO2013130786A1 (en) * 2012-02-28 2013-09-06 Cisco Technology, Inc. Path selection on hop metric distributions
CN102984200A (zh) * 2012-09-13 2013-03-20 大连理工大学 一种适用于稀疏和稠密多种VANETs场景的方法
CN106817738A (zh) * 2015-12-02 2017-06-09 北京航空航天大学 一种基于联盟博弈的路由方法
CN109951568A (zh) * 2019-04-03 2019-06-28 吕娜 一种改进合同网的航空集群混合多层式联盟组建方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Light-Weight Trust-Based On-Demand Multipath Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks";许化强;《IEEE》;20131212;全文 *
"Trust-Based_Probabilistic_Broadcast_Scheme_for_Mobile_Ad_Hoc_Networks";许化强;《IEEE》;20200127;全文 *
"无线泛在环境下面向协作的节点激励理论研究";刘风华;《信息科技辑》;20160515;正文第4章 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111432450A (zh) 2020-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1636943B1 (en) Bluetooth personal area network routing protocol optimization using connectivity metric
Saleem et al. SMART: A SpectruM-Aware ClusteR-based rouTing scheme for distributed cognitive radio networks
EP1929710B1 (en) Method and apparatus for providing network communications
US7843833B2 (en) Detection and handling of lost messages during load-balancing routing protocols
US20150023214A1 (en) Node apparatus and communication method
US20080112326A1 (en) Load-Balancing Routes In Multi-Hop Ad-Hoc Wireless Networks
CN111556550B (zh) 无人机网络通信的路由方法
JP2003516031A (ja) アドホックネットワークにおけるルート更新
CN101083595A (zh) 一种路由建立方法
CN101102283A (zh) 一种在无线接入点上优化未知单播转发的方法及设备
CN101827421B (zh) 基于信道状态信息的dsr协作路由方法及路由器
CN104883304A (zh) 用于部分纠缠量子对桥接通信网络的路由方法
KR100458207B1 (ko) Ａｄ―ｈｏｃ 네트워크의 요구기반 경로 탐색 방법
Ververidis et al. Extended ZRP: a routing layer based service discovery protocol for mobile ad hoc networks
CN105049347A (zh) 一种基于社会网络任务分发模型的dtn路由方法
Hilal et al. A distributed coalition game model for cooperation in MANETs
CN111432450B (zh) 基于联盟博弈的自组织网络节点协作促进方法及***
Bendouda et al. QFM-MRPL: Towards a QoS and Fault Management based of Mobile-RPL in IoT for mobile applications
JP2005072834A (ja) モバイルアドホックネットワークシステムとモバイルアドホックネットワーク制御方法とプログラム
CN101409905A (zh) 一种基于任播方式的移动多跳分组无线网络路由方法
KR100964972B1 (ko) 무선 네트워크에서 요구기반의 이웃노드 발견 방법
Malarkodi et al. Performance evaluation of AOMDV-PAMAC protocols for ad hoc networks
Asgharian et al. Adaptive and distributed TDMA scheduling protocol for mobile ad hoc networks (MANET)
Selvakanmani et al. Overview and literature survey on routing protocols for mobile cognitive radio ad hoc networks
CN106973422B (zh) 一种dsr协议的改进算法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20211109

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee