分布式認知無線電網絡中評估認知用戶信譽度的方法
2023-10-24 05:21:42
分布式認知無線電網絡中評估認知用戶信譽度的方法
【專利摘要】本發明公開一種分布式認知無線電網絡中評估認知用戶信譽度的方法，主要解決分布式認知無線電網絡中缺少中心控制設備的情況下的信任評估問題。本發明實現步驟為：初始化、選擇初始信譽評估用戶組、篩選信譽評估用戶組、判斷剩餘信譽評估用戶數是否小於2、重新選擇信譽評估用戶組、評估認知用戶的合作信譽、資源分配、評估認知用戶的通信信譽、確定信譽評估用戶的評估信譽值、信譽值更新。本發明可對分布式認知無線電網絡中認知用戶的網絡行為信譽進行有效評估，比較高效的解決對認知用戶的信譽值的評估、計算和更新，判定認知用戶的信譽狀態，保證信任評估公平性，提高網絡效率、網絡安全性和網絡健壯性。
【專利說明】分布式認知無線電網絡中評估認知用戶信譽度的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於通信【技術領域】，更進一步涉及認知無線電網絡【技術領域】中的分布式認知無線電網絡中評估認知用戶信譽度的方法。本發明能夠解決分布式認知無線電網絡中無數據融合中心情況下信譽值計算、感知數據的融合和頻譜分配的問題，使分布式認知無線電網絡運行更加高效、公平、安全和健壯。
【背景技術】
[0002]分布式認知無線網絡中缺少中心控制設備，因此每個認知用戶需要承擔認知用戶和中心式認知無線網絡中心基站的雙重責任。認知用戶需要完成認知循環的所有操作，由於單個認知用戶能力局限，這就需要認知用戶之間協同完成信息融合和決策，從而使認知循環能夠順利進行。中心控制設備的缺失帶來了如通信控制分散，無決策者的協同決策難以解決，節點之間的公平性、可靠性，缺少進行信譽值計算的可信第三方，信任機制中信譽值無人計算等問題。因此，為了解決分布式認知無線電網絡認知用戶的可信度，需要設計合理的信任管理機制。
[0003]浙江大學提出的專利申請「基於信譽度的認知無線電網絡分層合作頻譜感知方法」(申請號CN201310061675.2，公布號CN103178910A)公開了一種基於信譽度的認知無線電網絡分層合作頻譜感知方法。具體步驟為:對感知節點進行分簇，節點進行本地感知，簇頭基於簇內節點感知數據作出判決，融合中心根據各簇頭的判決結果以及信譽度作出判決，更新各簇頭信譽度。該發明將信譽度機制和採用分簇策略的網絡分層合作感知相結合，降低信譽度低的簇對系統感知性能的影響，使得認知無線電網絡能大幅降低深衰用戶和被攻擊用戶對系統造成的不良影響，同時又能有效降低系統通信開銷。該方法存在的不足之處是:該方法雖然在認知無線電網絡中合作頻譜感知中考慮了信譽度，但信譽度量方法沒有詳細描述，未形成完整的信譽管理方法；該方法申請的頻譜感知方法僅適用於採用分簇策略的分層網絡，在分布式認知無線電網絡中無法適用。在分布式認知無線電網絡中，缺少中心設施，該方法無法高效完成頻譜感知；另外，該方法也未引入任何監督機制，當網絡遭到惡意攻擊時無法保證信譽度量和頻譜感知的公平性和健壯性。
[0004]S.Parvin et al.在 201024th IEEE International Conference onAdvanced Information Networking and Applications 上發表的文章 「Towards TrustEstablishment for Spectrum selection in Cognitive Radio Networks，，中提出了一種中心式認知無線電網絡架構下的基於行為的信任評估方法，該模型中考慮了直接信任和間接信任的關係，能夠很容易的檢測出認知無線電網絡中認知用戶的不良行為。其信任管理評估步驟如下:1、認知用戶感知空閒頻譜信息並將感知信息發送給認知用戶基站；2、認知用戶基站獲得直接信任值和間接信任值並整合得到綜合信任值；3、根據信任值做出頻譜決策。該方法存在的不足之處是:首先，該方法的信譽值計算、感知數據的融合和頻譜分配都需要基於認知用戶基站完成，不適用在分布式認知無線電網絡中；其次，該方法沒有充分結合認知無線網絡的特點，信任度量的因子過於單一，沒有考量認知無線電網絡中的特殊網絡情況下的認知用戶的網絡行為特徵；再次，該方法只考慮了信任管理中的信任生成問題，而具體的信任度量和更新等問題沒有涉及，信任管理框架比較粗略，沒有按照認知循環的思想來闡述整個信任關係。
【發明內容】
[0005]本發明針對上述現有技術的不足，提出一種分布式認知無線電網絡中評估認知用戶信譽度的方法，完成分布式認知無線電網絡中無數據融合中心、無決策者下的情況下，為認知用戶準確公平的進行信譽值的計算、完成感知數據的融合、最終參考信任值對頻譜進行公平分配，能夠保證認知無線電網絡運行的公平性、安全性和健壯性。
[0006]為了實現上述目的，本發明包括如下步驟:
[0007](I)初始化:
[0008](Ia)全部清空認知用戶的資料庫中的數據記錄，對無線電網絡中每個認知用戶，依自然數順序設定唯一的身份標識，將認知用戶的身份標識存入認知用戶的網絡參數數據記錄中；
[0009](Ib)將認知用戶的資料庫的記錄中的所有認知用戶的初始合作信譽值與初始通信信譽值設置為0.5，初始評估信譽值設置為0，初始總信譽值設置為0.5 ；
[0010](Ic)將無線電網絡中認知用戶數記錄到認認知用戶的網絡參數數據記錄中，完成無線電網絡初始化；
[0011](Id)對請求加入網絡的新認知用戶進行初始化。
[0012](2)選擇初始信譽評估用戶組:
[0013](2a)判斷信譽評估用戶組的數據記錄是否為空，若為空，執行步驟(2b)，否則，執行步驟⑶；
[0014](2b)在[0.2，0.5]範圍內任選一個正實數作為選擇比例；
[0015](2c)將無線電網絡中認知用戶數與選擇比例相乘後取整，得到信譽評估用戶組的用戶數；
[0016](2d)按照下式，計算信譽評估用戶組的選擇因子:
[0017]
【權利要求】
1.一種分布式認知無線電網絡中評估認知用戶信譽度的方法，包括如下步驟: (1)初始化: (Ia)全部清空認知用戶的資料庫中的數據記錄，對無線電網絡中每個認知用戶，依自然數順序設定唯一的身份標識，將認知用戶的身份標識存入認知用戶的網絡參數數據記錄中； (Ib)將認知用戶的信任數據記錄中的所有認知用戶的初始合作信譽值與初始通信信譽值設置為0.5，初始評估信譽值設置為O，初始總信譽值設置為0.5 ； (Ic)將無線電網絡中認知用戶數記錄到認認知用戶的網絡參數數據記錄中，完成無線電網絡初始化； (Id)對請求加入網絡的新認知用戶進行初始化； (2)選擇初始信譽評估用戶組: (2a)判斷信譽評估用戶組的數據記錄是否為空，若為空，執行步驟(2b)，否則，執行步驟⑶； (2b)在[0.2，0.5]範圍內任選一個正實數作為選擇比例； (2c)將無線電網絡中認知用戶數與選擇比例相乘後取整，得到信譽評估用戶組的用戶數； (2d)按照下式，計算信譽評估用戶組的選擇因子:
2.根據權利要求1所述的分布式認知無線電網絡中評估認知用戶信譽度的方法，其特徵在於，步驟(Ia)所述認知用戶的資料庫中的數據記錄，包括認知用戶的網絡參數數據記錄、認知用戶的信任數據記錄、認知用戶的感知數據記錄、認知用戶的頻譜請求數據記錄和信譽評估用戶組的數據記錄五種數據記錄。
3.根據權利要求1所述的分布式認知無線電網絡中評估認知用戶信譽度的方法，其特徵在於，步驟(Id)所述的新認知用戶初始化，按如下步驟進行: 第一步，信譽評估用戶組，將當前無線電網絡內其他用戶的信譽值信息告知新認知用戶； 第二步，清空新認知用戶的信任資料庫中的數據，將當前無線電網絡內其他認知用戶的信譽值信息和認知用戶數存入認知用戶的資料庫； 第三步，在所有認知用戶的資料庫中，將認知用戶的網絡參數數據記錄中的無線電網絡中認知用戶數加I ; 第四步，在所有認知用戶的信任數據記錄中，為新認知用戶創建一條信譽記錄； 第五步，將新認知用戶的行為信譽值、合作信譽值和總信譽值，均設置為無線電網絡內所有其他認知用戶的信譽值的平均值，將新認知用戶的評估信譽值設置為0，完成新認知用戶初始化。
4.根據權利要求1所述的分布式認知無線電網絡中評估認知用戶信譽度的方法，其特徵在於，步驟(6c)所述的感知信息融合，按如下步驟進行: 第一步，信譽評估用戶組接收到認知用戶上報的頻譜感知信息後，將頻譜感知信息的行向量從上到下依次排列，得到一個行數等於上報頻譜感知信息的認知用戶數的矩陣；第二步，信譽評估用戶組比較矩陣的每個列向量中向量元素O和I出現的次數，記錄每個列向量中出現次數多的向量元素； 第三步，信譽評估用戶組將每個列向量中，出現次數多的向量元素依次橫向排列，得到一個行向量，將該行向量作為最終頻譜感知信息。
5.根據權利要求1所述的分布式認知無線電網絡中評估認知用戶信譽度的方法，其特徵在於，步驟(8b)所述的通信質量評判標準為:如果認知用戶未出現強行佔用頻譜或幹擾主用戶通信的行為，則認知用戶的通信評分為I ;如果認知用戶出現幹擾主用戶的行為，則認知用戶的通信評分為0.5;如果認知用戶出現強行佔用頻譜的行為，則認知用戶的通信評分為O。
6.根據權利要求1所述的分布式認知無線電網絡中評估認知用戶信譽度的方法，其特徵在於，步驟(9c)所述的評分融合方法，按如下步驟進行: 第一步，按照下式，計算信譽評估用戶對認知用戶的評分的權重因子:
7.根據權利要求1所述的分布式認知無線電網絡中評估認知用戶信譽度的方法，其特徵在於，步驟(9e)所述的評估信譽值評判方法，按照如下規則進行: 第一步，如果信譽評估用戶完成信譽評估且評估公平，則信譽評估用戶的評估信譽值提高0.1 ;如果信譽評估用戶完成信譽評估但評估不公平，則信譽評估用戶的評估信譽值降低0.2 ;如果信譽評估用戶未完成信譽評估，則信譽評估用戶的評估信譽值降低0.1 ；第二步，對信譽評估用戶的評估信譽值進行判決和修正:如果信譽評估用戶的評估信譽值小於O，則將信譽評估用戶的評估信譽值修正為O ;如果信譽評估用戶的評估信譽值大於1，則將信譽評估用戶的評估信譽值修正為1。
8.根據權利要求1所述的分布式認知無線電網絡中評估認知用戶信譽度的方法，其特徵在於，步驟(IOa)所述的信譽值更新方法，按照如下規則進行: 第一步，按照如下公式，計算認知用戶的更新後的合作信譽值: T1 = H1X Y+Q1X (1-y) 其中，T1表示認知用戶的更新後的合作信譽值，H1為認知用戶的更新前的合作信譽值，Y表示時間信任修正因子，其值為介於O與I之間的實數，Q1表示認知用戶的合作總評；第二步，按照下式，計算認知用戶的更新後的通信信譽值:
T2 = H2X Y +Q2 X (1~ Y ) 其中，T2表示認知用戶的更新後的通信信譽值，H2為認知用戶的更新前的通信信譽值，Y表示時間信任修正因子，其值為介於O與I之間的實數，Q2表示認知用戶的通信總評；第三步，按照下式，計算認知用戶的更新後的總信譽值:
T = T1X a +T2X β +T3X (1-α - β ) 其中，T表示認知用戶的更新後的總信譽值，T1表示認知用戶的更新後的合作信譽值，T2表示認知用戶的更新後的通信信譽值，T3表示認知用戶的評估信譽值，α和β表示信任權重因子，α和β的值為介於為O與I之間的實數,且滿足α+β <1。
【文檔編號】H04B17/00GK103957062SQ201410125545
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月31日 優先權日:2014年3月31日
【發明者】裴慶祺, 廖揚, 劉航, 李紅寧, 李子, 嚴定宇 申請人:西安電子科技大學