本发明专利技术公开了一种用于Ad Hoc网络中基于情景感知的功率控制方法，首先进行情景收集，情景建模，然后对发生故障的相关节点进行定位，利用组合公式对给定证据下的节点生存状态进行判断，组合后信任度最高的命题即为结论；得到故障集后，源节点发起拓扑修复过程，由网络中故障集节点的邻居节点通过提升发射功率来重新桥接起被分割的网络。最后，提升过功率的节点再次适度降低发射功率，在维持网络连通的前提下，减少不必要的能量消耗和信道间干扰。本发明专利技术能够在网络发生分割时，有效消除网络分割，恢复中断的通信过程，并且通过功率调整，降低了能量消耗，提高了网络的自适应性和生存性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及在战场和应急救援等复杂网络环境下通过功率控制机制来消除Ad Hoc网络出现网络分割的方法，提高网络生存性，本专利技术涉及到情景感知技术、节点功率控 制、DS证据理论和节点故障状态推断，特别是涉及节点情景建模和基于节点故障状态推断 的功率控制方法。
技术介绍
Ad Hoc网络是一种特殊的通信网络，因其无中心、自组织和多跳路由等特点， 具备良好的抗毁性和灵活性，在军事领域得到广泛应用。但是，战场环境复杂多变且较为恶 劣，各种自然和人为因素都可能造成某些节点（特别是瓶颈节点）的异常或失效，导致网络 分割，进而中断正常的通信活动。为了使Ad Hoc网络具备较高的可靠性和生存性，在网络 产生分割时对网络结构进行重构，及时恢复中断的通信是十分必要的。 由此可见，设计一种高效的网络重构算法有助于在某些恶劣条件下，完成网络的 基本通信任务。冯永新等针对移动Ad Hoc网络提出了一种具有QoS保障的网络重构算 法，主要通过开启备用、重构路由和重新划分网络周边界三种手段，重点说明了在已知失效 节点的前提下如何重构网络，而未说明如何对故障节点进行定位。李建东等从数学角度 揭示了 Ad Hoc网络中瓶颈节点与邻节点度和基本回路度两要素之间的关系，可找出网络中 这些瓶颈节点，但未给出对节点生存状态判定的方法。董妍虽在其网络重构算法中说明 了通过故障概率函数对故障节点定位的过程，但其只是考虑了一些与自身状况相关的因素 来作为判断的依据，并未考虑外在环境因素。并且其故障概率函数的设计也具有一定的主 观性。文献和均使用了 k跳邻域扩散的方法来对网络进行重构。王丹阳提出了 一种路由重构算法，可以在节点失效或者网络结构发生变化时，恢复网络拓扑结构的传输 链路，但这种方法的基本前提是存在这样的无线链路，也即网络没有被分割。简而言之，当 前技术研究大多对节点生存状态的判断都是在较理想的条件下进行的，具有环境无关性。 近年来，伴随着泛在计算出现的一种新的计算模式--情景感知技术逐渐引起 来学术界的关注。利用情景感知计算技术强大的环境自适应性可用于网络节点功率的控 制，进而实现消除随时可能出现的网络分割现象。Dey给出了一个被广泛接受的情景定 义，即任何可以表征一个实体所处环境的信息，都可以被称作是"情景"。而"实体"是与人 机交互相关的人，地点或者物体，也包括用户和应用本身。对于情景的分类方法多种多样， 其中顾君忠M定义了一个情景谱系，较为全面地概括了各类情景，包括了计算情景、用户情 景、物理情景、时间情景和社会情景。情景感知计算一般包括三个阶段，即情景收集、情景推 理和决策执行。其中，情景推理使用的技术十分丰富，包括决策树、朴素贝叶斯、隐马尔科夫 过程、DS证据理论、支持向量机、人工神经网络、贝叶斯网络等等。情景推理得出的结果作 为系统的输入，并作为系统控制或者配置的依据。 在Ad Hoc网络中，实际应用情景感知技术主要难点在于收集情景的种类往往十 分丰富，所以如何对情景进行高效地建模，组织好各类信息之间的关系就变得十分重要，以 机器可以理解的方式定义和存储情景。目前，主要的建模方法包括关键值模型、模式标记 模型、图形模型和本体模型等等。同时，随着时间的推移，网络节点需要存储的历史信息也 会变得庞大，所以需要对保存的历史信息长度加以合理的控制，以尽可能地降低存储情景 信息给节点带来的存储上的负担。此外，在Ad Hoc网络中应用情景感知技术需要考虑情景 信息交互对网络带宽造成的压力，通过减少冗余信息的传播和设计高效的情景交互协议来 提高信息交互的效率，降低情景传播对网络正常业务的影响。最后，需要根据对情景信息新 鲜度的要求设定合理的交互频率，频率越高，信息新鲜度越高，但造成的带宽压力也不容小 觑，反之，则可能造成信息不能及时同步，带来情景推理的误差，所以需要合理选取信息的 交互频率。 主要参考文献： 陈林星，曾曦.移动Ad Hoc网络.第2版.北京：电子工业出版 社，2012:5-10. 冯永新，潘成胜，闻英友，等.移动Ad hoc网络中具有一定QoS保证的网络 重构算法.小型微型计算机系统，2004, 25(11) :1908-1912. 李建东，田野，盛敏，等.大规模ad hoc网络拓扑分割探测研究.通信 学报，2008, 29(9) :54-61. 董妍.Ad Hoc网络拓扑重构方案的设计与仿真.沈阳：东北大学， 2009:21-37. 叶宁，朱志良，刘军.主被动相结合的Ad Hoc网络拓扑重构算法.东北 大学学报：自然科学版，2011，32(1) :40-43. 王丹阳.Ad Hoc网络拓扑监视与路由重构技术研究.西安工业大 学，2014:29-40. Dey A K. Understanding and using context. Personal and Ubiquitous Computing, 2001, 5 (1) : 4-7. 顾君忠.情景感知计算·华东师范大学学报，2009 (5) :3-4. Perera C, Zaslavsky A, Christen P, et al. Context aware computing for the internet of things:Asurvey. Communications Surveys&Tutorials,IE EE, 2014, 16(1) :414-454. Patvardhan C, Prasad V C, Pyara V P. Vertex cutsets of undirected graphs. IEEE Transactions on Reliability, 1995, 44(2):347-353. Xu Jianfeng, Wang Dong. Object-oriented and ontology context-aware modeling based on XML. IEEE 20122nd International Conference on Computer Science and Network Technology, 2012:1795-1800. ffibisono ff, Zaslavsky A, Ling S. CoMiHoC:a middleware framework for context management in MANET environment. IEEE 201024th IEEE International Conference on Advanced Information Networking and Applications, 2010:620-627. 李艳娜，乔秀全，李晓峰.基于证据理论的上下文本体建模以及不确定性推 理方法.电子与信息学报，2010, 32 (8) :1806-1811. Sun Rui, Huang Hongzhong, Miao Qiang. Improved information fusion approach based on DS evidence theory. Journal of Mechanical Science本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于Ad Hoc网络中基于情景感知的功率控制方法，其特征在于，包括四个部分：情景收集、情景建模、故障推理和拓扑修复；1)情景收集；包括气象条件、战斗情况、设备磨损程度、设备类型和电量剩余五种情景，收集的情景作为节点状态推理的依据；2)情景建模；采用可扩展标记语言(XML)来对各类情景数据进行建模；情景之间的继承关系可用XML中的父节点和子节点来表达；各个情景的实例化可通过XML中的节点属性表示；3)故障推理；在网络分割时，对发生故障的相关节点进行定位，包含了疑似故障节点和节点状态的推断；4)拓扑修复；在确定故障集后，源节点发起拓扑修复过程，由网络中故障集节点的邻居节点通过发射功率调整来重新桥接起被分割的网络。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王海涛，闫力，宋丽华，陈晖，张学平，张国敏，吴强，张祯松，朱震宇，
申请(专利权)人：中国人民解放军理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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