一种应用于车载自组织网络中的基于蚁群算法的路由方法技术

本发明专利技术提出一种应用于车载自组织网络中的基于蚁群算法的路由方法，包括：Q学习过程是VANET中车辆节点通过相互传递、更新Q值的表的过程，在网络运行初期完成；路由发现过程是按需寻找最优路由的过程；已发现的路由依靠路由维护过程来实现维护。本方法用于路由发现和路由维护，建立了信息素的更新机制，运用标准Q学习原理，加快算法的收敛性以适应变化频率高的VANET网络拓扑，同时结合相关移动预测方法得出链路持续时间参考值来确保链路质量，增强路径的有效性。本法对VANET环境有更好的适应性，在路由选择时会充分考虑链路的持续时间以确保链路质量，在保证链路质量的前提下加快路由建立的过程，能对网络的动态变化做出迅速反应，保证数据通信的有效性。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于车载自组织网络中的基于蚁群算法的路由方法
本专利技术涉及车载自组织路由协议车载自组织网络
，特别涉及一种应用于车载自组织网络中的基于蚁群算法的路由方法。
技术介绍
车载自组网是智能交通系统的重要组成部分，同时也是一种特殊的无线自组织多跳网络。VANET为乘客、驾驶员和交通管理人员提供网络接入服务，其借助车辆与车辆，车辆与行人以及车辆与路边基站之间的直接或间接多跳通信，在公路网上快速、动态地建立自组织分布式控制的临时网络。在VANET中，将携带无线通信设备的车辆作为网络节点，车辆节点为用户提供信息的收发和中继转发功能。蚁群算法，首先由M.Dorigo通过对大自然中蚂蚁群体的觅食研究而提出，并经过优化，提出了蚁群优化算法ACO(AntColonyOptimization)。随后Holland、Rothkrantz、Bruten和Schoonderwoerd最早将ACO算法应用到网络路由中去，并提出了ABC(ant-basedcontrol)算法。随着车载自组网的兴起，蚁群算法对车载自组网的强大适应性引起了研究人员的重视。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的至少一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于车载自组织网络中的基于蚁群算法的路由方法，其特征在于，基于蚁群算法的路由方法是应用于车载自组织网络中，该基于蚁群算法的路由方法具体包括：步骤1：Q学习过程是由维护蚂蚁HELLO来实现的；在网络运行初期阶段，初始化各节点的Q值表，初始值为0，各节点通过向邻居节点发送HELLO分组，来交换Q值表中的信息，节点收到HELLO分组后，读取其中Q值的信息来更新自己的Q值表；步骤2：路由发现过程由前向蚂蚁FANT和后前蚂蚁BANT来共同实现；当网络节点要发起数据通信时，源节点首先会查看是否有到目的节点的路由信息，若没有该路由信息，就会触发路由发现过程；步骤3：路由维护过程由探测蚂蚁EXPLORE...

【技术特征摘要】
1.一种应用于车载自组织网络中的基于蚁群算法的路由方法，其特征在于，基于蚁群算法的路由方法是应用于车载自组织网络中，该基于蚁群算法的路由方法具体包括：步骤1：Q学习过程是由维护蚂蚁HELLO来实现的；在网络运行初期阶段，初始化各节点的Q值表，初始值为0，各节点通过向邻居节点发送HELLO分组，来交换Q值表中的信息，节点收到HELLO分组后，读取其中Q值的信息来更新自己的Q值表；步骤2：路由发现过程由前向蚂蚁FANT和后前蚂蚁BANT来共同实现；当网络节点要发起数据通信时，源节点首先会查看是否有到目的节点的路由信息，若没有该路由信息，就会触发路由发现过程；步骤3：路由维护过程由探测蚂蚁EXPLORE和维护蚂蚁HELLO来共同实现，其目的是保证端到端的通信畅通；当路由表项建立的时间超过对应表项中路由持续时间的值时，那么节点就会发送探测蚂蚁EXPLORE到目的节点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1的过程具体为：在网络运行初始阶段，各节点向邻居节点广播HELLO分组；当前节点收到来自邻居节点的HELLO分组后，判断当前节点是否有发送这个HELLO分组的邻居节点的信息；若不存在这个邻居节点的信息，则将邻居节点加入到其路由表中，并更新对应路由表项的信息；节点读取HELLO分组中的值，并更新自己的Q值表；Q值的更新完成后，再更新对应节点的路由表项里面的转移概率信息；当前节点完成信息的更新工作后，丢弃该HELLO分组。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，Q学习过程中才采用的Q学习模型，需要有学习主体Agent，以及有关Agent的四元组{V,A,P,R}，其中V代表Agent的状态集合，A代表Agent的动作选择集合，P代表Agent在某一状态下选择某一动作的概率，R代表即时奖励；将整个VANET环境作为Q学习的环境，则VANET中的元素和Q学习模型的对应关系为：Agent对应VANET中从源节点发往目的节点的数据包；状态集合V对应VANET中所有车辆节点；动作集合A对应数据包在VANET中可以选择转发的邻居节点；P对应数据包从一个节点转发到另一个节点的概率；R对应数据包从一个节点转发到另一个节点可获得的及时奖励；VANET中，每个车辆节点都需要维护一张Q值表，Q值表中保存了从当前节点选择不同的下一跳邻居节点，发送数据到目的节点所对应的Q值；Q值是由目的节点和下一跳节点共同确定的，由此可见，Q值表的大小是由VANET的规模来决定的；VANET中的Q值表的更新规则为：其中，μ和γ分别是Q学习中的学习率和折扣率，S代表当前节点，d代表目的节点，x是当前节点的一个邻居节点，Nx代表节点x的邻居节点集合；是由网络中节点的Q值，通过维护分组对该信息进行更新传递；在VANET中的Agent建立起来后，Agent的各状态首先进行Q学习，通过Q学习，获得从初始状态到目的状态的Q值表，即每个节点并行、协作地完成Q值表的更新工作；当有节点因需要发送数据而发起路由发现过程时，蚂蚁根据转移规则开始寻找路由，转移概率为：并满足：其中，P(d,n)和τ(d,n)分别表示以d为目的节点，下一跳节点选择节点n的转移概率和信息素强度；S代表蚂蚁当前所在节点，Ns是节点S的邻居节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：周杰英，刘映淋，邱荣发，杨诗珺，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44