[发明专利]一种基于蚁群算法的动态频谱路由管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及认知无线网络中频谱路由管理方法。

背景技术

认知无线网络是一种通过众多传感器节点构成，具有计算能力的自治网络通信系统。利用自组织与高容错等系统功能，它能够完成快速的网络部署。作为一种新型的信息技术，认知无线网络在国内外都得到了高度的认可，已经广泛的应用到军事领域、环境监控领域、商用领域等当中。在以传感器节点构成的无线网络中，通常一个数据汇聚节点即Sink节点由一个或者多个传感器节点构成，各个传感器节点接收到数据后，采用多跳模式传输至Sink节点，然后再由Sink节点选择有线或者无线路由发送给观察者。

路由协议作为网络传输的规范，主要负责将数据打包并将其从原节点传输到网络另外一个目标节点，包括两个方面的信息：

(1)搜索并接收源节点数据信息；

(2)将这些信息通过网络正确的发送到目标节点，该过程采用的是最优化路径。

与有线网络不同，无线传感器网络具有资源受限、能量受限、拓扑结构动态变化等特性，故直接将传统的路由协议应用到无线网络当中是不行的，应设计符合其特性的路由策略。与认知无线网络不同，传统路由协议在选择最优化路径时，较少考虑网络拥塞状态和能量消耗问题，而这些问题在认知无线网络当中则显得尤为重要。因为认知无线网络的节点能量是有限的，所以对认知无线网络当中路由协议的选择和设计最优策略的路由策略是一个十分重要的目标。在认知无线网络当中，传感器发射的功率有限，路由协议在设计时不仅要充分考虑传输过程中能量的消耗，而且要从整个网络进行全盘考虑，确保网络各节点能量的消耗平衡。

随着无线传感器网络的不断发展，众多学者针对不同的应用领域，提出了多种路由协议，并按照不同的路由策略对其进行了分类和比较。路由协议的提出是在网络出现以后，最初的路由协议是以数据为中心的，它主要以命名目标数据和查询为基础，采用数据融合的方式降低数据传输冗余。无线传感器网络技术近年来得到了极大的发展，其规模也越来越大。国外的研究人员提出了基于层次结构的无线传感器路由协议。该类路由协议能够将节点与特定簇内的多跳通信联系起来，簇投对数据进行聚合，这样，能够降低传输至Sink节点的数据量，以实现降低能量，提高扩展性。由于无线网络传感器节点具有与位置相关的特性，一些国外学者提出了位置相关的路由协议。该类协议基于传感器位置信息，将各种数据发送到某一个区域，以区域为中心进行数据转发，充分考虑了节点的移动特性，这种方式能够降低传输范围从而实现减小能耗。不过，目前我国对认知无线网络传感器路由协议的研究成果还不多，还处于初始阶段。

认知无线网络的路由协议算法和应用研究已经成为一个重要的研究主题，无线网络路由协议研究正在从简单至复杂、从数据为中心向质量为中心并向智能化发展。针对认知无线网络，如何构建一个具有自适应能力、传输效率高的路由协议成为当前研究的一个热点问题。   发明内容

本发明是一种在认知无线网络中基于蚁群算法的动态频谱路由管理方法。本发明完全基于认知网络路由的具体需求，利用蚁群算法解决路由最优路径选择问题，以实现加快搜索速度并实时更新的搜索策略，避免认知无线网络缺乏拥塞控制和路由感知能力的情形。

本发明具体步骤包括：

步骤1：随机状态转移规则确定。

蚂蚁在两个节点之间的路径的概率用下式表示：