一种基于联盟博弈的合作数据包传递方法技术

本发明专利技术涉及一种基于联盟博弈的合作数据包传递方法，该方法首先将这些移动节点按能否相互合作进行分组，组内的移动节点形成联盟，在同一联盟内，移动节点间合作进行数据包的传递，使得当移动节点不能与基站通信时，可以依靠与其它节点形成联盟，而继续获得基站传递的信息。对节点进行社会网络分析，将具有合作性的节点形成联盟，显著降低了联盟形成的复杂性，同时能增加移动节点之间通信的可靠性而且可以减少移动节点之间信息传输所需要的时间。

A cooperative data packet delivery method based on coalition game

The invention relates to a cooperative data packet transfer method based on alliance game. The method first divides the mobile nodes into groups according to whether they can cooperate with each other, and the mobile nodes in the group form the alliance. In the same alliance, the mobile nodes cooperate to carry out the transmission of packets, so that when the mobile node cannot communicate with the base station, It can rely on forming alliances with other nodes, and continue to get the information transmitted by the base station. By social network analysis of nodes, a cooperative node is formed to form a coalition, which significantly reduces the complexity of the formation of the alliance, increases the reliability of the communication between the mobile nodes and reduces the time needed for the transmission of information between the mobile nodes.

【技术实现步骤摘要】
一种基于联盟博弈的合作数据包传递方法
本专利技术涉及移动无线通信网络
，特别涉及一种移动无线网络中基于联盟博弈的合作数据包传递方法。
技术介绍
现阶段的移动节点间的通信，多是依靠于公共无线网络(如，基于IEEE802.11的WiFi网络)，无线移动节点(如汽车等)依靠路边的基站接入互联网进行数据的通信。而对于时间要求高的数据通信而言，一个移动节点如果能及时接收信息，那么该节点一定是在基站传输的范围内，并且相当长的一段时间内是可以与基站相通信的。然而在高速移动的情况下，移动节点在移动出与基站通信的范围时，不能够与基站通信，此外，一些节点不会参与到其它节点的协作信息传输，使用贝叶斯联盟博弈需要较为复杂的过程。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是：提供一种基于联盟博弈的合作数据包传递方法。该方法首先将这些移动节点按能否相互合作进行分组，组内的移动节点形成联盟，在同一联盟内，移动节点间合作进行数据包的传递，使得当移动节点不能与基站通信时，可以依靠与其它节点形成联盟，而继续获得基站传递的信息。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种基于联盟博弈的合作数据包传递方法，该方法的步骤是：步骤1、基于社会网络分析(SNA)法分析无线网络中的移动节点确认哪些节点具有帮助联盟内其他移动节点传递数据的可能性，得到多个关系组：在SNA法中，每一个节点代表一个移动节点，移动节点之间的关系使用边来表示，设有N个移动节点，移动节点i,j∈N，在单位时间内移动节点i与移动节点j相遇的概率相等，即rij＝rji，在一段时间内移动节点i与移动节点j相遇的次数相同，即nij＝nji，r0j表示移动节点j与基站相遇的概率，r0i表示移动节点i与基站相遇的概率；Qi表示移动节点i和其他移动节点关系的矢量；设临时变量K＝Φ；初始化所有移动节点的关系集合；然后对于任意移动节点i∈N＝{1,2,3...n}，令K＝K∪{i}，对于每一个满足j∈N\K的移动节点，如果同时满足Pij(T0j+Tji＜Ti)≥ωi，Pji(T0i+Tij＜Tj)≥ωj，nij＞nth三个条件时，将移动节点j加入移动节点i的关系组中，也就是Qi＝Qi∪{(i,j)}；通过该步骤完成对所有移动节点的分组，形成多个关系组，在同一个关系组内的移动节点在组内具有合作性，能形成联盟；其中，ωi,ωj,nth是给定的阈值，表示社会关系的紧密程度；Pij为数据包由基站通过移动节点j传递给移动节点i的概率；Pji为数据包由基站通过移动节点i传递给移动节点j的概率；Ti为移动节点j会将从基站处得到的数据包传递给移动节点i的时间；Tj为移动节点i会将从基站处得到的数据包传递给移动节点j的时间；T0j为移动节点j与基站相通信的时间T0j＝1/r0j；T0i为移动节点i与基站相通信的时间T0i＝1/r0i；Tji为移动节点j与移动节点i相通信的时间Tji＝1/rji；将上述得到的所有移动节点的多个关系组对应成关系图G(X,Ξ)，X表示关系图中的节点，Ξ表示关系图中的边，也就是说移动节点为关系图G(X,Ξ)中的节点，即X＝N,关系图中的边表示移动节点的相互关系；步骤2、使用联盟图博弈理论解决移动节点的信息共享，关系组内的移动节点基于联盟图博弈理论形成联盟，获得稳定的联盟结构：联盟的收益和联盟的特征与参与者之间的连接方式有关，节点i∈N其接收和发送数据包所带来的收益可以分别表示为：则联盟的总收益表示为：其中，分别表示节点i∈N接收数据包、发送数据包所带来的收益，Mi,j＝(M\Mj)∩Mi表示节点i可以提供给节点j的数据包，其中M表示总的数据包，Mi表示节点i具有的数据包，Mj表示节点j具有的数据包；γin、γout和γcost都是价格因子；和分别表示联盟中节点i的入度和出度；节点i形成联盟传递信息的代价表示为：联盟形成的总代价为：综上，联盟形成的收益v表示为：v＝U-C(6)根据公式(6)计算出收益最大的联盟图博弈的图结构，移动节点依据图结构中各个节点的图的输入输出方向进行数据包的传递，此时效果为最优。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术方法首先对节点进行社会网络分析，将具有合作性的节点形成联盟，显著降低了联盟形成的复杂性，同时能增加移动节点之间通信的可靠性而且可以减少移动节点之间信息传输所需要的时间。附图说明图1移动节点形成联盟流程图；图2社会网络与联盟的关系图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细描述，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。本专利技术基于联盟博弈的合作数据包传递方法(简称方法)，该方法的步骤是：步骤1、基于社会网络分析(SNA)法分析无线网络中的移动节点确认哪些节点具有帮助联盟内其他移动节点传递数据的可能性：使用SNA法的目的是当合作传输机制有多个参与者时，首先使用SNA法来分析哪些移动节点可能参与数据的共享(合作数据包传递)，也就是将移动节点分成多个社会小组，同一个社会小组的成员不与其他小组的成员相互合作。在SNA法中，每一个节点代表一个移动节点，移动节点之间的关系使用边来表示，设N个移动节点，移动节点i,j∈N，在单位时间内移动节点i与移动节点j相遇的概率相等，即rij＝rji，在一段时间内移动节点i与移动节点j相遇的次数相同，即nij＝nji，r0j表示移动节点j与基站相遇的概率；为了确保在时间Ti内移动节点j会将从基站处得到的数据包传递给移动节点i，设移动节点j与基站相通信的时间是T0j＝1/r0j，与移动节点i相通信的时间是Tji＝1/rji，则数据包由基站通过移动节点j传递给移动节点i的概率由式(1)计算得到：其中，是卷积算子，f0j(t)和fji(t)分别是T0j和Tji概率函数，rij是移动节点i和移动节点j相遇的概率。将所有移动节点按照SNA法进行分组，得到多个关系组：下述用N＝{1,2,3...n}表示所有的移动节点，Qi是表示移动节点i和其他移动节点关系的矢量。移动节点间交换相遇概率信息，设临时变量K＝Φ；初始化所有移动节点的关系集合；对于任意移动节点i∈N＝{1,2,3...n}，令K＝K∪{i}，对于每一个满足j∈N\K的移动节点，如果同时满足Pij(T0j+Tji＜Ti)≥ωi，Pji(T0i+Tij＜Tj)≥ωj，nij＞nth三个条件时，将移动节点j加入移动节点i的关系组中，也就是Qi＝Qi∪{(i,j)}；通过该步骤完成对所有移动节点的分组，形成多个关系组，在同一个关系组内的移动节点在组内具有合作性，能形成联盟；其中，ωi,ωj,nth是给定的阈值，表示社会关系的紧密程度，nij表示在一段时间内移动节点i与移动节点j相遇的次数，Pij和Pji由公式(1)得出。将上述得到的所有移动节点的多个关系组对应成关系图G(X,Ξ)，X表示关系图中的节点，Ξ表示关系图中的边，也就是说移动节点为关系图G(X,Ξ)中的节点，即X＝N,关系图中的边表示移动节点的相互关系。步骤2、使用联盟图博弈理论解决移动节点的信息共享，关系组内的移动节点基于联盟图博弈理论形成联盟，获得稳定的联盟结构：联盟图博弈是将图论引入到了联盟博弈中，联盟的收益和联盟的一些特征与参与者之间的连接方式有关。节点i∈N其接收和发送本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于联盟博弈的合作数据包传递方法，该方法的步骤是：步骤1、基于社会网络分析(SNA)法分析无线网络中的移动节点确认哪些节点具有帮助联盟内其他移动节点传递数据的可能性，得到多个关系组：在SNA法中，每一个节点代表一个移动节点，移动节点之间的关系使用边来表示，设有N个移动节点，移动节点i,j∈N，在单位时间内移动节点i与移动节点j相遇的概率相等，即rij＝rji，在一段时间内移动节点i与移动节点j相遇的次数相同，即nij＝nji，r0j表示移动节点j与基站相遇的概率，r0i表示移动节点i与基站相遇的概率；Qi表示移动节点i和其他移动节点关系的矢量；设临时变量K＝Φ；初始化所有移动节点的关系集合；然后对于任意移动节点i∈N＝{1,2,3...n}，令K＝K∪{i}，对于每一个满足j∈N\K的移动节点，如果同时满足Pij(T0j+Tji＜Ti)≥ωi，Pji(T0i+Tij＜Tj)≥ωj，nij＞nth三个条件时，将移动节点j加入移动节点i的关系组中，也就是Qi＝Qi∪{(i,j)}；通过该步骤完成对所有移动节点的分组，形成多个关系组，在同一个关系组内的移动节点在组内具有合作性，能形成联盟；其中，ωi,ωj,nth是给定的阈值，表示社会关系的紧密程度；Pij为数据包由基站通过移动节点j传递给移动节点i的概率；Pji为数据包由基站通过移动节点i传递给移动节点j的概率；Ti为移动节点j会将从基站处得到的数据包传递给移动节点i的时间；Tj为移动节点i会将从基站处得到的数据包传递给移动节点j的时间；T0j为移动节点j与基站相通信的时间T0j＝1/r0j；T0i为移动节点i与基站相通信的时间T0i＝1/r0i；Tji为移动节点j与移动节点i相通信的时间Tji＝1/rji；将上述得到的所有移动节点的多个关系组对应成关系图G(X,Ξ)，X表示关系图中的节点，Ξ表示关系图中的边，也就是说移动节点为关系图G(X,Ξ)中的节点，即X＝N,关系图中的边表示移动节点的相互关系；步骤2、使用联盟图博弈理论解决移动节点的信息共享，关系组内的移动节点基于联盟图博弈理论形成联盟，获得稳定的联盟结构：联盟的收益和联盟的特征与参与者之间的连接方式有关，节点i∈N其接收和发送数据包所带来的收益可以分别表示为：...

【技术特征摘要】
1.一种基于联盟博弈的合作数据包传递方法，该方法的步骤是：步骤1、基于社会网络分析(SNA)法分析无线网络中的移动节点确认哪些节点具有帮助联盟内其他移动节点传递数据的可能性，得到多个关系组：在SNA法中，每一个节点代表一个移动节点，移动节点之间的关系使用边来表示，设有N个移动节点，移动节点i,j∈N，在单位时间内移动节点i与移动节点j相遇的概率相等，即rij＝rji，在一段时间内移动节点i与移动节点j相遇的次数相同，即nij＝nji，r0j表示移动节点j与基站相遇的概率，r0i表示移动节点i与基站相遇的概率；Qi表示移动节点i和其他移动节点关系的矢量；设临时变量K＝Φ；初始化所有移动节点的关系集合；然后对于任意移动节点i∈N＝{1,2,3...n}，令K＝K∪{i}，对于每一个满足j∈N\K的移动节点，如果同时满足Pij(T0j+Tji＜Ti)≥ωi，Pji(T0i+Tij＜Tj)≥ωj，nij＞nth三个条件时，将移动节点j加入移动节点i的关系组中，也就是Qi＝Qi∪{(i,j)}；通过该步骤完成对所有移动节点的分组，形成多个关系组，在同一个关系组内的移动节点在组内具有合作性，能形成联盟；其中，ωi,ωj,nth是给定的阈值，表示社会关系的紧密程度；Pij为数据包由基站通过移动节点j传递给移动节点i的概率；Pji为数据包由基站通过移动节点i传递给移动节点j的概率；Ti为移动节点j会将从基站处得到的...

【专利技术属性】
技术研发人员：付伟伊，
申请(专利权)人：天津津航计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12