[发明专利]认知无线网络自适应信任管理系统及其方法

权利要求书

1.认知无线网络自适应信任管理系统，包括五大模块：机制管理模块、接入模块、频谱感知模块、传输模块、评估模块，各模块之间依次连接构成一个循环系统；其中：

所述机制管理模块包括信任机制建立模块、信任机制数据库模块、信任机制执行模块；信任机制建立模块用于初始化和建立信任机制，信任机制数据库模块用于保存次级用户的信任机制数据，信任机制执行模块用于设定信任模型参数；

所述接入模块包括历史信任模块、当前信任模块、信任合并模块1和接入决策模块；历史信任模块用于初始化和更新历史信任值，当前信任模块用于评估和计算当前信任值，信任合并模块1用于合并历史信任值和当前信任值，接入决策模块用于判决是否允许次级用户接入网络；当前信任模块包括直接信任模块、间接信任模块和当前信任合并模块；直接信任模块用于评估和计算直接信任值，间接信任模块用于评估和计算间接信任值，当前信任合并模块用于合并直接信任值和间接信任值；

所述频谱感知模块包括频谱感知信任模块、信任合并模块2和频谱决策模块；频谱感知信任模块用于评估和计算次级用户在频谱感知过程中的信任值，信任合并模块2用于合并频谱感知信任值和信任合并1的值，频谱决策模块用于判决是否分配频谱资源；

所述传输模块包括数据传输和离开网络信任模块、信任合并模块3、信任反馈模块；数据传输和离开网络信任模块用于评估和计算次级用户数据传输和离开网络过程中的信任值，信任合并模块3用于合并信任合并2的值与数据传输和离开网络过程中的信任值，信任反馈模块用于反馈信任合并3的值到历史信任模块；

所述评估模块，用于评估整个信任模型及其环境。

2.认知无线网络自适应信任管理方法，包括如下步骤：

(1)次级用户向次级用户基站发送入网申请，请求接入网络；

(2)信任机制设定

2a)机制管理模块接收到请求后，设定信任机制：若次级用户第一次进入网络，则信任机制建立模块执行信任机制初始化，对时间信任修正因子，间接信任修正因子，频谱感知信任修正因子和服务质量信任修正因子分别赋值为1；否则，信任机制建立模块在信任机制数据库中查询并得到时间信任修正因子，间接信任修正因子，频谱感知信任修正因子和服务质量信任修正因子四大修正因子；

2b)机制管理模块将得到的四大修正因子的值送入信任机制执行模块，信任机制执行模块将时间信任修正因子赋值到接入模块的时间信任修正因子，将间接信任修正因子赋值到接入模块的间接信任修正因子，将频谱感知信任修正因子赋值到频谱感知模块的频谱感知信任修正因子，将服务质量信任修正因子赋值到传输模块的服务质量修正因子；

(3)判定是否接入

3a)次级用户基站获得次级用户接入请求后，其直接信任模块依次收集次级用户的请求属性，应答属性和重传属性，分别记录各个属性成功和失败的次数，将成功次数加上失败次数得到成功失败总次数，用成功次数和成功失败总次数的比值表示属性的信任值；

3b)直接信任模块将属性信任值采用直接信任合并公式合并后得到直接信任值；

3c)直接信任模块得到直接信任值后，间接信任模块向相邻用户发出间接信任计算请求，相邻用户接收到请求后，为次级用户推荐信任值，间接信任模块将次级用户基站对相邻用户的直接信任值和相邻用户的推荐信任值相乘得到特定路径上的间接信任值；

3d)间接信任模块将各个特定路径上的信任值采用间接信任合并公式合并得到间接信任值；

3e)当前信任模块将得到的直接信任和间接信任采用当前信任合并公式合并得到当前信任值；

3f)当前信任模块得到当前信任值后，历史信任模块获取次级用户历史信任值：若次级用户是第一次进入该网络，则初始化历史信任值为0.5；否则，查询得到次级用户历史信任值；

3g)信任合并模块1采用接入信任合并公式，将得到的当前信任值和历史信任值合并，得到信任合并1的值；

3h)接入决策模块对得到的信任合并1的值进行判决：若信任合并1的值大于等于判决门限值0.5，则允许次级用户接入网络；否则，拒绝次级用户接入网络；

(4)上报频谱感知信息

次级用户正常接入网络后，周期性的向次级用户基站上报频谱感知信息，频谱感知信息的行向量元素值为0和1，行向量的元素的个数为感知的频谱个数；

(5)广播频谱感知信息

5a)频谱感知信任模块接收到一轮次级用户上报的频谱感知信息后，将行向量从上到下依次排列得到一个行数为上报频谱感知信息用户个数的矩阵；

5b)频谱感知信任模块统计矩阵列向量组的每个列向量中0出现的次数和1出现的次数，比较0出现的次数和1出现的次数的值大小，记录出现次数大的值所对应向量元素的值；

5c)频谱感知信任模块将记录的向量元素值依次横向排列得到一个行向量，将行向量作为新的频谱感知信息，再对次级用户上报频谱感知信息进行判决：若新的频谱感知信息与次级用户上报的频谱感知信息完全相同，则次级用户频谱感知正确；否则，频谱感知错误；

5d)次级用户基站将新的频谱感知信息广播给网络中的每一个次级用户；

(6)获得频谱感知信任

6a)在不断的频谱感知，上报，广播，再上报的过程中，频谱感知信任模块统计由步骤5c)得到的判决频谱感知正确的次数和判决的总次数，用判决频谱感知正确的次数与判决的总次数的比值表示次级用户的频谱感知信任值；

6b)信任合并模块2采用频谱信任合并公式，将得到的频谱感知信任值和步骤3g)得到的信任合并1的值合并，得到信任合并2的值；

(7)申请频谱资源

次级用户收到步骤5d)广播的新的频谱感知信息后，次级用户向次级用户基站发出频谱资源申请请求；

(8)判定是否分配频谱

次级用户基站接收到次级用户的频谱资源申请请求后，频谱感知信任模块对步骤6b)获得的次级用户信任合并2的值进行判决：若信任合并2的值大于等于判决门限值0.5，则次级用户基站分配频谱资源给次级用户；否则，拒绝分配频谱资源；

(9)获得数据传输信任

次级用户成功分配到频谱资源后，数据传输和离开网络信任模块对传输信道的服务质量进行监测，直至次级用户离开网络；在次级用户离开网络后，数据传输和离开网络信任模块采用服务质量信任转化公式得到次级用户数据传输和离开网络过程中的信任值；

(10)更新历史信任

10a)信任合并模块3采用数据信任合并公式，将得到的数据传输和离开网络中的信任值和步骤6b)得到的信任合并2的值合并，得到信任合并3的值；

10b)信任反馈模块将得到的信任合并3的值反馈到历史信任值模块，采用历史信任更新公式完成历史信任值的更新；

(11)建立信任机制

11a)次级用户离开网络后，评估模块分别得到以下四大参数：评估模块将次级用户本次接入网络的时间减去上次接入网络的时间得到两次接入网络的时间间隔；评估模块从间接信任模块中得到推荐间接信任的用户个数；评估模块从频谱感知信任模块中得到上报频谱感知信息用户个数；评估模块从数据传输和离开网络信任模块得到服务质量；

11b)评估模块将得到的四大参数反馈到机制管理模块；

11c)机制管理模块接收到四大参数后，信任机制制定模块按照下列步骤完成信任机制的制定：

第一步，按照下式计算时间信任修正因子：

α=ek1Δt]]>

其中，α为时间信任修正因子，e为自然对数的底，其值为2.71828......，k₁为时间修正系数，其值为小于0的实数，Δt为次级用户相邻两次接入网络的时间间隔；

第二步，按照下式计算间接信任修正因子：

β=1(m=0)1k2nσ(m≥1)]]>

其中，β为间接信任修正因子，m为推荐间接信任的用户个数，k₂为间接信任修正系数，其值为大于等于1的实数，σ为间接信任阶数调节因子，其值为大于等于0的实数；

第三步，按照下式计算频谱感知信任调节因子：

γ=1(w=0)1k3mσ(w≥1)]]>

其中，γ为频谱感知信任修正因子，w为上报频谱感知信息用户的个数，k₃为频谱感知修正系数，其值为大于等于1的实数，σ为频谱感知信任阶数调节因子，其值为大于等于0的实数；

第四步，按照下式计算服务质量信任修正因子：

θ=k4|Q-QnQx-Qn|]]>

其中，θ为服务质量信任修正因子，k₄为服务质量修正系数，其值为介于0与1之间的实数，||为取绝对值运算符号，Q为传输信道服务质量值，Qn为传输信道服务质量最小值，Q x为传输信道服务质量最大值；

11d)机制管理模块将得到的四个修正因子保存到信任机制数据库模块。