用于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中基于情景感知的功率控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及在戰(zhàn)場(chǎng)和應(yīng)急救援等復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下通過功率控制機(jī)制來消除Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分割的方法，提高網(wǎng)絡(luò)生存性，本發(fā)明涉及到情景感知技術(shù)、節(jié)點(diǎn)功率控 制、DS證據(jù)理論和節(jié)點(diǎn)故障狀態(tài)推斷，特別是涉及節(jié)點(diǎn)情景建模和基于節(jié)點(diǎn)故障狀態(tài)推斷 的功率控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)[1]是一種特殊的通信網(wǎng)絡(luò)，因其無中心、自組織和多跳路由等特點(diǎn)， 具備良好的抗毀性和靈活性，在軍事領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜多變且較為惡 劣，各種自然和人為因素都可能造成某些節(jié)點(diǎn)（特別是瓶頸節(jié)點(diǎn)）的異常或失效，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò) 分割，進(jìn)而中斷正常的通信活動(dòng)。為了使Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)具備較高的可靠性和生存性，在網(wǎng)絡(luò) 產(chǎn)生分割時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)，及時(shí)恢復(fù)中斷的通信是十分必要的。
[0003] 由此可見，設(shè)計(jì)一種高效的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)算法有助于在某些惡劣條件下，完成網(wǎng)絡(luò)的 基本通信任務(wù)。馮永新[2]等針對(duì)移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)提出了一種具有QoS保障的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)算 法，主要通過開啟備用、重構(gòu)路由和重新劃分網(wǎng)絡(luò)周邊界三種手段，重點(diǎn)說明了在已知失效 節(jié)點(diǎn)的前提下如何重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，而未說明如何對(duì)故障節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位。李建東[3]等從數(shù)學(xué)角度 揭示了 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中瓶頸節(jié)點(diǎn)與鄰節(jié)點(diǎn)度和基本回路度兩要素之間的關(guān)系，可找出網(wǎng)絡(luò)中 這些瓶頸節(jié)點(diǎn)，但未給出對(duì)節(jié)點(diǎn)生存狀態(tài)判定的方法。董妍[4]雖在其網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)算法中說明 了通過故障概率函數(shù)對(duì)故障節(jié)點(diǎn)定位的過程，但其只是考慮了一些與自身狀況相關(guān)的因素 來作為判斷的依據(jù)，并未考慮外在環(huán)境因素。并且其故障概率函數(shù)的設(shè)計(jì)也具有一定的主 觀性。文獻(xiàn)[4]和[5]均使用了 k跳鄰域擴(kuò)散的方法來對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重構(gòu)。王丹陽[6]提出了 一種路由重構(gòu)算法，可以在節(jié)點(diǎn)失效或者網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的傳輸 鏈路，但這種方法的基本前提是存在這樣的無線鏈路，也即網(wǎng)絡(luò)沒有被分割。簡(jiǎn)而言之，當(dāng) 前技術(shù)研究大多對(duì)節(jié)點(diǎn)生存狀態(tài)的判斷都是在較理想的條件下進(jìn)行的，具有環(huán)境無關(guān)性。
[0004] 近年來，伴隨著泛在計(jì)算出現(xiàn)的一種新的計(jì)算模式--情景感知技術(shù)逐漸引起 來學(xué)術(shù)界的關(guān)注。利用情景感知計(jì)算技術(shù)強(qiáng)大的環(huán)境自適應(yīng)性可用于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功率的控 制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)消除隨時(shí)可能出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)分割現(xiàn)象。Dey[7]給出了一個(gè)被廣泛接受的情景定 義，即任何可以表征一個(gè)實(shí)體所處環(huán)境的信息，都可以被稱作是"情景"。而"實(shí)體"是與人 機(jī)交互相關(guān)的人，地點(diǎn)或者物體，也包括用戶和應(yīng)用本身。對(duì)于情景的分類方法多種多樣， 其中顧君忠M定義了一個(gè)情景譜系，較為全面地概括了各類情景，包括了計(jì)算情景、用戶情 景、物理情景、時(shí)間情景和社會(huì)情景。情景感知計(jì)算一般包括三個(gè)階段，即情景收集、情景推 理和決策執(zhí)行。其中，情景推理使用的技術(shù)十分豐富，包括決策樹、樸素貝葉斯、隱馬爾科夫 過程、DS證據(jù)理論、支持向量機(jī)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等等。情景推理得出的結(jié)果作 為系統(tǒng)的輸入，并作為系統(tǒng)控制或者配置的依據(jù)。
[0005] 在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)際應(yīng)用情景感知技術(shù)主要難點(diǎn)在于收集情景的種類往往十 分豐富，所以如何對(duì)情景進(jìn)行高效地建模，組織好各類信息之間的關(guān)系就變得十分重要，以 機(jī)器可以理解的方式定義和存儲(chǔ)情景。目前，主要的建模方法包括關(guān)鍵值模型、模式標(biāo)記 模型、圖形模型和本體模型等等。同時(shí)，隨著時(shí)間的推移，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需要存儲(chǔ)的歷史信息也 會(huì)變得龐大，所以需要對(duì)保存的歷史信息長(zhǎng)度加以合理的控制，以盡可能地降低存儲(chǔ)情景 信息給節(jié)點(diǎn)帶來的存儲(chǔ)上的負(fù)擔(dān)。此外，在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用情景感知技術(shù)需要考慮情景 信息交互對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬造成的壓力，通過減少冗余信息的傳播和設(shè)計(jì)高效的情景交互協(xié)議來 提高信息交互的效率，降低情景傳播對(duì)網(wǎng)絡(luò)正常業(yè)務(wù)的影響。最后，需要根據(jù)對(duì)情景信息新 鮮度的要求設(shè)定合理的交互頻率，頻率越高，信息新鮮度越高，但造成的帶寬壓力也不容小 覷，反之，則可能造成信息不能及時(shí)同步，帶來情景推理的誤差，所以需要合理選取信息的 交互頻率。
[0006] 主要參考文獻(xiàn)：
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0021] 發(fā)明目的：本發(fā)明針對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)容易因節(jié)點(diǎn)失效而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)分割 的問題，提出了一種基于情景感知的節(jié)點(diǎn)功率控制方法（DPCAC)。該方法通過功率控制