CN108135016B - 一种无线网络路径规划方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种无线网络路径规划方法和装置，通过在选择下一跳节点时，先判断其是否满足预设的网络负载均衡条件，如果满足该条件，将该节点作为下一跳节点，如果不满足该条件，选择其他路径进行下一跳选择，直至下一跳节点为目标节点为止。在依据确定的满足网络负载均衡条件的各个节点构成的路径传递业务数据，从而提高了网络负载的均衡程度，提高了网络的生命周期。

Description

一种无线网络路径规划方法和装置
技术领域
本发明涉及数据通信技术领域，具体涉及一种基于能耗的无线网络路径 规划方法和系统。
背景技术
无线传感器网络可以承载多种电力通信业务，在智能电网中扮演着重要 的角色。然而，传感器节点一般由电池供应能量，具有不易补充的缺点，因 此衡量无线传感器网络的一个重要标准就是生命周期。传感器节点的生命周 期与每个节点电池的使用时间，以及进行数据发射和接收时所需要的能量消 耗相关。在无线传感器网络中，部分节点由于处于网络中的关键位置，使得 很多源节点进行业务转发时需通过该关键节点来进行转发，造成关键节点的 能量快速消耗殆尽，进而造成整个网络负载的不均衡，将直接导致网络的生命周期缩短。为了解决以上问题，对智能配用电通信网业务差异化的质量要 求，提出一种基于能耗的无线网络路径规划方法，使网络中所有节点负载均 衡，提高网络生命周期。
目前无线传感器网络的路由算法主要分为三类，分别是平面路由算法、 分层路由算法和能量感知路由算法。平面路由算法有Flooding协议、SPIN协议、 DirectedDiffusion协议以及Rumor协议等等；分层路由协议主要有LEACH协 议、PEGASIS协议以及TEEN协议等等；能量感知路由算法主要有能量路由算 法以及能量多路径路由算法。这些协议以及算法往往都是针对单一业务设计 的，但在实际中传感器探测的数据可能是多种多样的，其数据时延需求也有 所不同。因此，如何在保证业务时延需求的情况下最大限度地使得负载均衡， 提高网络的生命周期将是一个需要重点考虑的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种无线网络路径规划方法和装置，以提 高网络的生命周期。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
方法实施例一：一种无线网络路径规划方法，包括：
获取业务数据的源点以及目标节点；
由第一路径集合中选择多跳网络中的下一跳选择节点，判断是否满足公 式
Figure BDA0001514542180000021
如果满足，由所述第一路径集合中选择多跳网络中的下一跳选 择节点，直至所述下一跳节点为目标节点位置，如果不满足公式
Figure BDA0001514542180000022
则由第二路径集合中选择一条路径，依据选择的路径进行下一跳选择，判断 是否满足公式
Figure BDA0001514542180000023
如果满足，继续依据选择的路径中选择多跳网络中 的下一跳选择节点，直至所述下一跳节点为目标节点位置，不满足公式
Figure BDA0001514542180000024
则由所述第二路径中剩余的路径中选择一条路径进行下一跳选 择；
其中，所述第一路径集合存储有所述多跳网络中源节点至目标节点的最 短路径，所述第二路径集合中存储有所述多跳网络中源节点至目标节点的其 他路径；
所述ηreload表示选择下一跳时多跳网络的负载均衡程度，所述
Figure BDA0001514542180000025
表示上 一个下一跳选择时多跳网络的负载均衡程度。
优选的，上述方法实施例一种公开的无线网络路径规划方法中，由第二 路径集合中选择一条路径，以及由所述第二路径中剩余的路径中选择一条路 径进行下一跳选择，具体为：
由所述第二路径集合中选择源点至目标节点之间的剩余路径中的最短路 径。
优选的，上述方法实施例一种公开的无线网络路径规划方法中，由第一 路径集合中选择多跳网络中的下一跳选择节点之前，还包括：
生成并将所述多跳网路中由所述源点至目标节点的最短路径导入所述第 一路径集合中；
生成并将所述多跳网路中由所述源点至目标节点的其他路径导入所述第 一路径集合中，并对所述第二路径集合中的源点至目标节点的路径依据距离 长短的数据进行排序。
优选的，上述方法实施例一种公开的无线网络路径规划方法中，还包括：
判断所述业务数据的数据类型是否为第一业务数据类型，如果是，继续 执行，如果否，选择所述多跳网络中源点至目标节点之间的最短路径进行数 据传递；
其中，所述第一业务数据类型为延时要求小于设定值的业务数据类型。
方法实施例二：一种无线网络路径规划方法，包括：
步骤S204：由第一路径集合中选择当前节点的邻节点作为下一跳选择节 点，所述第一路径集合中包括业务数据由源点到目标节点的最短路径中所有 的节点；
步骤S205：判断是否满足公式
Figure BDA0001514542180000031
如果满足，执行步骤S206， 如果否，执行步骤S207；
步骤S206：继续由所述第一路径集合中选择下一跳节点，执行步骤S205， 直至选择的下一跳节点为目标节点；
步骤S207：由所述第二路径集合中选择一个与当前节点相邻的节点作为 下一跳节点，执行步骤S208，所述第二路径集合中包括网络中除所述最短路 径中的各个中间节点的之外的其他节点；
步骤S208：判断是否满足公式
Figure BDA0001514542180000032
如果否，执行步骤S209，如果 是，执行步骤S211：
步骤S209：判断所述第二路径集合中是否存在与所述当前节点相邻其他 节点，如果否，输出路径错误告警，如果是，如果是，执行步骤S210；
步骤S210：选择一个与所述当前节点相邻其他节点作为下一跳选择，执 行步骤S208；
步骤S211：判断所述第一路径集合中是否存在与当前节点相邻的未进行 过
Figure BDA0001514542180000033
判断的节点，如果是，执行步骤S212，如果否，执行步骤S207；
步骤S212：选择所述第一路径集合中与当前节点相邻的未进行过
Figure BDA0001514542180000034
判断的节点作为下一跳节点，执行步骤S205；
所述ηreload表示选择下一跳时多跳网络的负载均衡程度，所述
Figure BDA0001514542180000041
表示上 一个下一跳选择时多跳网络的负载均衡程度。
优选的，方法实施例二中公开的无线网络路径规划方法中，执行步骤S204 之前还包括：
判断所述业务数据的数据类型是否为第一业务数据类型，如果是，继续 执行步骤S204，如果否，选择所述多跳网络中源点至目标节点之间的最短路 径进行数据传递；
其中，所述第一业务数据类型为延时要求小于设定值的业务数据类型。
装置实施例一：一种无线网络路径规划装置，包括：
业务数据采集单元，用于获取业务数据的源点以及目标节点；
第一多跳网络路径存储单元，用于存储第一路径集合和第二路径集合， 所述述第一路径集合存储有所述多跳网络中源节点至目标节点的最短路径， 所述第二路径集合中存储有所述多跳网络中源节点至目标节点的其他路径；
第一路径规划单元，用于由第一路径集合中选择多跳网络中的下一跳选 择节点，判断是否满足公式
Figure BDA0001514542180000042
如果满足，由所述第一路径集合中选 择多跳网络中的下一跳选择节点，直至所述下一跳节点为目标节点位置，如 果不满足公式
Figure BDA0001514542180000043
则由第二路径集合中选择一条路径，依据选择的路 径进行下一跳选择，判断是否满足公式
Figure BDA0001514542180000044
如果满足，继续依据选择 的路径中选择多跳网络中的下一跳选择节点，直至所述下一跳节点为目标节 点位置，不满足公式
Figure BDA0001514542180000045
则由所述第二路径中剩余的路径中选择一条 路径进行下一跳选择；
所述ηreload表示选择下一跳时多跳网络的负载均衡程度，所述
Figure BDA0001514542180000046
表示上 一个下一跳选择时多跳网络的负载均衡程度。
优选的，上述装置实施例一种公开的无线网络路径规划装置中，
所述第一路径规划单元，由第二路径集合中选择一条路径，以及由所述 第二路径中剩余的路径中选择一条路径进行下一跳选择时，具体用于：
由所述第二路径集合中选择源点至目标节点之间的剩余路径中的最短路 径。
优选的，上述装置实施例一种公开的无线网络路径规划装置中，第一多 跳网络路径存储单元具体用于：依据所述源点以及目标节点生成并将所述多 跳网路中由所述源点至目标节点的最短路径导入所述第一路径集合中；依据 所述源点以及目标节点生成并将所述多跳网路中由所述源点至目标节点的其 他路径导入所述第一路径集合中，并对所述第二路径集合中的源点至目标节 点的路径依据距离长短的数据进行排序。
优选的，上述装置实施例一种公开的无线网络路径规划装置中，还包括：
第一数据类型判断单元，用于判断所述业务数据的数据类型是否为第一 业务数据类型，如果是，继续执行，如果否，向所述第一路径规划单元输出 第一触发信号，否则，向所述第一路径规划单元输出第二触发信号,所述第一 业务数据类型为延时要求小于设定值的业务数据类型；
所述第一路径规划单元，具体用于：当获取到第一数据类型判断单元输 出的第一触发信号时，选择第一路径集合中存储的源点至目标节点之间的最 短路径进行数据传递；当获取到第一数据类型判断单元输出的第二触发信号 时由第一路径集合中选择多跳网络中的下一跳选择节点，判断是否满足公式
Figure BDA0001514542180000051
如果满足，由所述第一路径集合中选择多跳网络中的下一跳选择 节点，直至所述下一跳节点为目标节点位置，如果不满足公式
Figure BDA0001514542180000052
则 由第二路径集合中选择一条路径，依据选择的路径进行下一跳选择，判断是 否满足公式
Figure BDA0001514542180000053
如果满足，继续依据选择的路径中选择多跳网络中的 下一跳选择节点，直至所述下一跳节点为目标节点位置，不满足公式
Figure BDA0001514542180000054
则由所述第二路径中剩余的路径中选择一条路径进行下一跳选 择。
装置实施例二：一种无线网络路径规划装置，包括：
业务数据采集单元，用于获取业务数据的源点以及目标节点；
第二多跳网络路径存储单元，用于存储第一路径集合和第二路径集合， 所述第一路径集合中包括业务数据由源点到目标节点的最短路径中所有的节 点，所述第二路径集合中包括网络中除所述最短路径中的各个中间节点的之 外的其他节点；
第二路径规划单元，用于执行以下操作：
步骤S204：由第一路径集合中选择当前节点的邻节点作为下一跳选择节 点，所述第一路径集合中包括业务数据由源点到目标节点的最短路径中所有 的节点；
步骤S205：判断是否满足公式
Figure BDA0001514542180000061
如果满足，执行步骤S206， 如果否，执行步骤S207；
步骤S206：继续由所述第一路径集合中选择下一跳节点，执行步骤S205， 直至选择的下一跳节点为目标节点；
步骤S207：由所述第二路径集合中选择一个与当前节点相邻的节点作为 下一跳节点，执行步骤S208，所述第二路径集合中包括网络中除所述最短路 径中的各个中间节点的之外的其他节点；
步骤S208：判断是否满足公式
Figure BDA0001514542180000062
如果否，执行步骤S209，如果 是，执行步骤S211：
步骤S209：判断所述第二路径集合中是否存在与所述当前节点相邻其他 节点，如果否，输出路径错误告警，如果是，如果是，执行步骤S210；
步骤S210：选择一个与所述当前节点相邻其他节点作为下一跳选择，执 行步骤S208；
步骤S211：判断所述第一路径集合中是否存在与当前节点相邻的未进行 过
Figure BDA0001514542180000063
判断的节点，如果是，执行步骤S212，如果否，执行步骤S207；
步骤S212：选择所述第一路径集合中与当前节点相邻的未进行过
Figure BDA0001514542180000064
判断的节点作为下一跳节点，执行步骤S205；
所述ηreload表示选择下一跳时多跳网络的负载均衡程度，所述
Figure BDA0001514542180000065
表示上 一个下一跳选择时多跳网络的负载均衡程度。
优选的，上述装置实施例二中公开的无线网络路径规划装置中，还包括：
第二数据类型判断单元，用于判断所述业务数据的数据类型是否为第一 业务数据类型，如果是，继续执行，如果否，向所述第二路径规划单元输出 第一触发信号，否则，向所述第二路径规划单元输出第二触发信号,所述第一 业务数据类型为延时要求小于设定值的业务数据类型；
所述第二路径规划单元具体用于：当获取到第二数据类型判断单元输出 的第一触发信号时，选择第一路径集合中存储的源点至目标节点之间的最短 路径进行数据传递；当获取到第二数据类型判断单元输出的第二触发信号时， 执行以下操作：
步骤S204：由第一路径集合中选择当前节点的邻节点作为下一跳选择节 点；
步骤S205：判断是否满足公式
Figure BDA0001514542180000071
如果满足，执行步骤S206， 如果否，执行步骤S207；
步骤S206：继续由所述第一路径集合中选择下一跳节点，执行步骤S205， 直至选择的下一跳节点为目标节点；
步骤S207：由所述第二路径集合中选择一个与当前节点相邻的节点作为 下一跳节点，执行步骤S208；
步骤S208：判断是否满足公式
Figure BDA0001514542180000072
如果否，执行步骤S209，如果 是，执行步骤S211：
步骤S209：判断所述第二路径集合中是否存在与所述当前节点相邻其他 节点，如果否，输出路径错误告警，如果是，如果是，执行步骤S210；
步骤S210：选择一个与所述当前节点相邻其他节点作为下一跳选择，执 行步骤S208；
步骤S211：判断所述第一路径集合中是否存在与当前节点相邻的未进行 过
Figure BDA0001514542180000073
判断的节点，如果是，执行步骤S212，如果否，执行步骤S207；
步骤S212：选择所述第一路径集合中与当前节点相邻的未进行过
Figure BDA0001514542180000074
判断的节点作为下一跳节点，执行步骤S205。
基于上述技术方案，本发明实施例提供的上述方案中，在选择下一跳节 点时，先判断其是否满足预设的网络负载均衡条件，如果满足该条件，将该 节点作为下一跳节点，如果不满足该条件，选择其他路径进行下一跳选择， 直至下一跳节点为目标节点为止。在依据确定的满足网络负载均衡条件的各 个节点构成的路径传递业务数据，从而提高了网络负载的均衡程度，提高了 网络的生命周期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不 付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的一种无线网络路径规划方法的流程示意图；
图2为多跳网络的结构示意图；
图3为本申请另一实施例公开的一种无线网络路径规划方法的流程示意 图；
图4为本申请实施例公开的一种无线网络路径规划装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的在于研究无线网络路径规划方法，通过最小化网络的总能 耗，同时均衡网络中所有节点的剩余能量，以延长网络的生命周期。
通过研究发现，网络的生命周期与其能耗以及负载均衡程度相关，因此 网络能耗以及负载均衡程度将直接影响网络的寿命。为了解决该问题，本专 利设计了基于能耗的无线网络路径规划策略，并基于改进型Dijkstra算法进行 求解，该算法在满足负载均衡条件下，从可选路径中选择最短路径，使得整 个网络节点的剩余能量处于一个均衡的状态，防止失效节点的出现，进而延 长网络的生命周期。
下面，本申请先对网络中各个传节点的相关参数进行相关说明。
预先可对网络中各个节点进行编号，将所有的节点命名为 Modei(i＝1，2，N)，所述N表示网络中节点的个数，每个节点包含两个属性：位 置P(x,y)以及剩余能量Eleft，随机设置一个节点Nodeobj为目标节点，所有的节 点中的数据最后都会进入Nodeobj节点进行处理。由于不同的业务时延不同，例 如抄表业务时延就比较低，而控制类的业务时延要求就比较高，当时延要求比 较低的业务选择路径时，可以通过牺牲时延时长(即选择一条用时较长的路 径)来达到负载均衡，提高各个节点的利用率，并延长网络的生命周期。
最优化模型的目标函数为整个网络的生命周期，整个网络节点的平均剩 余能量越大，网络的生命周期就越长；而网络的总能耗越大，网络的生命周 期就越短。因此，生命周期与节点的平均剩余能量成正比，与网络的总能耗 成反比，因此目标函数为：
Figure BDA0001514542180000091
其中，
Figure BDA0001514542180000092
为整个网络节点的平均剩余能量，Etotal-cost表示网络的总能耗；
Figure BDA0001514542180000093
Eleft为整个网络节点的剩余能量；
发送节点发送k比特数据所需要的能耗为：
Figure BDA0001514542180000094
其中，
Figure BDA0001514542180000095
为发送节点i与它的下一跳节点j的之间的欧式距离，indac是 一个指示符向量：
接收节点接收k比特数据所需要的能耗为：
Ereceive＝kE0(4)
E0为一个定值，与节点本身的物理属性有关，节点相同则E0相同，其中，E0与节点本身的物理属性相关，同等规格的节点的E0相同，在本申请实施例 公开的技术方案中，认为同一个网络中的所有的节点的规格均相同。
Figure BDA0001514542180000101
Figure BDA0001514542180000102
其中，Pi表示发送节点i的坐标，Pj表示接收节点j的坐标。
Figure BDA0001514542180000103
d0是d的阈值，
Figure BDA0001514542180000104
ε为多路径衰减信道模型的功率放大系数，εfs为 自由能量衰减模型功率放大系数。因此：
Figure BDA0001514542180000105
假设整个网络中传输业务的有M种，分别记为{B1,B2,…BM}，它们的时延 限制分别为
Figure BDA0001514542180000106
并且他们的关系为
Figure BDA0001514542180000107
业务的端到端不大于其时延限制，所以业务x的时延约束为：
Figure BDA0001514542180000108
假设同种业务的数据包在节点的排队时延和节点的数据处理时延近似相 等，而数据在信道传输时由于距离相比于速度可以忽略不计，即 Tave＝Tqueue+Tprocess+Ttransmission为一个定值，Tqueue,Tprocess,Ttransmission分别为同种业务的排 队时延，处理时延和传播时延，因此可以把时延约束转化为跳数的约束：
Figure BDA0001514542180000109
采用
Figure BDA0001514542180000111
衡量无线传感器网络的负载均衡程度，ηreload必然是一个大 于等于1的数，越接近于1则表示所有的节点的剩余能量越接近，整个网络的 负载越均衡。
每次路径规划时要求计算ηreload，并使得它小于上一次选择跳转节点时计 算得到的
Figure BDA0001514542180000112
Figure BDA0001514542180000113
每个节点的剩余能量是不断进行更新的：
Figure BDA0001514542180000114
E’left为跳转后的节点的剩余能量；
综上可知，数学模型为：
Figure BDA0001514542180000115
其中，
Figure BDA0001514542180000116
综上，为了延长网络的生命周期，在本申请最优选的实施例中选择下一 跳节点时，应满足下述网络负载均衡条件：
Figure BDA0001514542180000117
基于上述结论，本申请公开了一种无线网络路径规划方法以及装置。
图1为本申请实施例公开的一种无线网络路径规划方法，参见图1，该方 法可以包括：
步骤S101：获取业务数据的源点以及目标节点；
在本步骤中，当获取到业务数据时，选择所述业务数据对应的源点和目 标节点；
步骤S102：由第一路径集合中选择多跳网络中的下一跳选择节点；
所述第一路径集合存储有所述多跳网络中源节点至目标节点的最短路 径，第二路径集合中存储有所述多跳网络中源节点至目标节点的其他路径。
由于源点和目标节点为网络中的已有节点，因此在执行本申请实施例公 开的方法之前，可预先生成源点至目标节点之间的路径所有的路径，将所述 多跳网路中由所述源点至目标节点的最短路径导入所述第一路径集合中；将 所述多跳网路中由所述源点至目标节点的其他路径导入所述第一路径集合 中，并对所述第二路径集合中的源点至目标节点的路径依据距离长短的数据 进行排序。其中，为了防止所述第二路径集合中的各个路径中存在非必要路 径，例如，如果第一节点与第二节点相邻，为了防止第二路径集合中存在第 一节点-第二节点-第三节点的路径，所述第二路径集合中的各个路径应满足条 件：路径中任意两个不相邻的两个节点均在网络中不相邻。
在本步骤中，当需要传递一次业务数据时，优选选择源点至目标节点之 间的最短路径进行数据传递，如果该最短路径不满足预设的负载均衡条件时， 再选择第二路径集合中的其他路径进行数据传递；
例如参见图2，其中，A节点可以认为是源点，F节点为目标节点，B、C、 D、E节点为中间节点，各个节点之间的数值表示两个节点之间的距离；
所述第一路径集合中存储的A节点到F节点之间的最短路径为： A-C-D-F；
第二路径集合中存储的A节点到F节点之间的路径为：
A-B-D-F；A-C-D-F；A-C-E-F；
步骤S103：判断是否满足公式
Figure BDA0001514542180000121
如果满足，执行步骤S104， 否则执行步骤S105；
其中，所述ηreload表示选择下一跳时多跳网络的负载均衡程度，所述
Figure BDA0001514542180000122
表 示上一个下一跳选择时多跳网络的负载均衡程度，其可以依据改进型Dijkstra 算法计算得到。
所述
Figure BDA0001514542180000123
为本申请预设的网络负载均衡条件，本领域技术人员也可 以依据需求设置其他网络负载均衡条件，例如，本申请上述实施例公开的公 式14或者其他负载均衡条件等，在本步骤中，判断跳转后是否满足条件
Figure BDA0001514542180000131
如果满足，表明本次跳转可行，执行步骤S104选择下一跳转节 点；
步骤S104：由所述第一路径集合中选择多跳网络中的下一跳选择节点， 在由第一路径集合中选择该节点的下一跳节点执行步骤S103，直至所述下一 跳节点为目标节点位置；
步骤S105：由第二路径集合中选择一条路径，由选择的路径中确定下一 跳节点，执行步骤S106；
当由所述第一路径集合中选择的下一跳节点不满足设定的网络负载均衡 条件时，再由所述第二路径集合中的其他路径中选择下一跳节点，其中，在 由所述第二路径集合中选择下一跳节点时，可以随机选择一条路径进行下一 跳选择，当然也可以由所述第二路径集合中选择源点至目标节点之间的剩余 路径中的最短路径。
更进一步的，为了加快选择速度，由所述第二路径集合中选择的路径应 不包含已经确定的不满足网络负载均衡条件的节点；例如，参见图2，在由第 一路径集合或第二路径集合的路径中进行下一跳选择时，已经确定D节点不 满足网络负载均衡条件，那么，在由第二路径集合中选择路径时，所选择的 路径应不包含B节点，因此，可由A-C-E-F路径中进行下一跳选择；在由第 一路径集合或第二路径集合的路径中进行下一跳选择时，已经确定C节点不 满足网络负载均衡条件，那么，在由第二路径集合中选择路径时，所选择的 路径应不包含C节点，因此，可由A-B-D-F路径中进行下一跳选择。
当然，为了进一步加快路径选择流程，本申请还可以预先对所述第二路 径集合中的所有路径依据距离长短进行排序，在选择路径时，优先选择所述 第二路径集合中路径最短的路径，例如，已经确定C节点不满足网络负载均 衡条件，优先选择所述第二路径集合中不包含C节点的最短的路径，依据该 路径进行下一跳选择；
进一步的，由所述第二路径集合中所选择的下一条路径中优选的包含已 确定的满足网络负载均衡条件的路径；当然，在选择新的路径后，该路径中 的某些节点可能已经进行过是否满足网络负载均衡条件的判断，此时，对该 路径进行遍历，当遍历到未进行过是否满足网络负载均衡条件的节点是，执 行步骤S106，对该节点进行是否满足网络负载均衡条件的判断；而对于已满 足网络负载均衡条件的点，不进行是否网络负载均衡条件的判断。
步骤S106：判断是否满足公式
Figure BDA0001514542180000141
如果满足，执行步骤S107， 如果否，执行步骤S108；
在本步骤中，判断由第二路径集合中的选择路径确定的下一跳选择的节 点是否满足上述预设的网络负载均衡条件，如果满足该条件，执行步骤S107， 继续依据该路径进行下一跳节点选择，如果不满足网络负载均衡条件，则执 行步骤S108，由所述第二路径集合中的剩余路径中再次选择一条路径进行下 一跳选择，具体的，下一跳路径的选择方式，可参见对步骤S105的详细解释。
步骤S107：由所述第二路径集合中选择的路径中继续选择多跳网络中的 下一跳选择节点，执行步骤S106，直至所述下一跳节点为目标节点位置；
步骤S108：则由所述第二路径中剩余的路径中选择一条路径进行下一跳 选择，执行步骤S106。
通过本申请上述实施例公开的技术方案可见，在上述方案中，在业务数 据进行传输时，在选择下一跳节点时，先判断其是否满足预设的网络负载均 衡条件，如果满足该条件，将该节点作为下一跳节点，如果不满足该条件， 选择其他路径进行下一跳选择，直至下一跳节点为目标节点为止。在依据确 定的满足网络负载均衡条件的各个节点构成的路径传递业务数据，从而提高 了网络负载的均衡程度，提高了网络的生命周期。
在本申请另一实施例公开的技术方案中，考虑到某些业务数据对延时要 求较高，对此类数据需要选择最短路径进行传递，针对于此，在没获取到一 条业务数据时，需要对所述业务数据的数据类型进行判断，判断所述业务数 据的数据类型是否为第一业务数据类型，如果是，继续执行，如果否，选择 所述多跳网络中源点至目标节点之间的最短路径进行数据传递；
其中，所述第一业务数据类型为延时要求小于设定值的业务数据类型。
具体的，所述第一路径集合和第二路径集合中除了可以包含具体的路径 之外，也可以包含各个节点；参见图3，所述第一路径集合和第二路径集合的 建立过程可以包括：
步骤S201：初始化第一路径集合VA、第二路径集合VB以及剩余节点集合 U，将所述源点v导入所述第一路径集合VA和第二路径集合VB；
此时，VA＝VB＝{v}，v的距离为0，U包含除v外的其他顶点，即:U＝{其 余顶点}，若源点v与U中节点u有边，则<u,v>正常有权值，若u不是v的邻节点， 则<u,v>权值为∞。
步骤S202：生成源点到目标节点的最短路径，将所述最短路径上的各个 中间节点导入所述第一路径集合；
步骤S203：将网络中除所述最短路径中的各个中间节点的节点导入所述 第二路径集合；
本申请还具体公开了一种依据包含节点形式的第一路径集合和第二路径 集合进行源点到目标节点之间的无线网络路径规划方法的流程图，参见图3， 该过程可以包括：
步骤S204：由所述第一路径集合中选择当前节点的邻节点作为下一跳选 择节点；
步骤S205：判断是否满足公式
Figure BDA0001514542180000151
如果满足，执行步骤S206， 如果否，执行步骤S207；
步骤S206：继续由所述第一路径集合中选择下一跳节点，执行步骤S205， 直至选择的下一跳节点为目标节点；
步骤S207：由所述第二路径集合中选择一个与当前节点相邻的节点作为 下一跳节点，执行步骤S208；
具体可以为：由第二路径集合中选择一个与当前节点相邻的、距离最短 的剩余节点作为下一跳节点。
步骤S208：判断是否满足公式
Figure BDA0001514542180000152
如果否，执行步骤S209，如果 是，执行步骤S211：
步骤S209：判断所述第二路径集合中是否存在与所述当前节点相邻其他 节点，如果否，输出路径错误告警，如果是，执行步骤S210；
步骤S210：选择一个与所述当前节点相邻其他节点作为下一跳选择，执 行步骤S208；
步骤S211：判断所述第一路径集合中是否存在与当前节点相邻的未进行 过
Figure BDA0001514542180000161
判断的节点，如果是，执行步骤S212，如果否，执行步骤S207；
步骤S212：选择所述第一路径集合中与当前节点相邻的未进行过
Figure BDA0001514542180000162
判断的节点作为下一跳节点，执行步骤S205。
对应于上述方法，本申请还公开了一种无线网络路径规划装置，两者的 具体实施方案可相互借鉴，参见图4，其可以包括：
业务数据采集单元100，其与上述方法中步骤S101相对应，用于获取业 务数据的源点以及目标节点；
第一多跳网络路径存储单元200，用于存储第一路径集合和第二路径集 合，所述述第一路径集合存储有所述多跳网络中源节点至目标节点的最短路 径，所述第二路径集合中存储有所述多跳网络中源节点至目标节点的其他路 径；
第一路径规划单元300，其与上述方法中步骤S102-S108相对应，用于由 第一路径集合中选择多跳网络中的下一跳选择节点，判断是否满足公式
Figure RE-GDA0001637305230000163
如果满足，由所述第一路径集合中选择多跳网络中的下一跳选择 节点，直至所述下一跳节点为目标节点位置，如果不满足公式
Figure RE-GDA0001637305230000164
则 由第二路径集合中选择一条路径，依据选择的路径进行下一跳选择，判断是 否满足公式
Figure RE-GDA0001637305230000165
如果满足，继续依据选择的路径中选择多跳网络中的 下一跳选择节点，直至所述下一跳节点为目标节点位置，不满足公式
Figure RE-GDA0001637305230000166
则由所述第二路径中剩余的路径中选择一条路径进行下一跳选 择；
所述ηreload表示选择下一跳时多跳网络的负载均衡程度，所述
Figure BDA0001514542180000167
表示上 一个下一跳选择时多跳网络的负载均衡程度。
与上述方法相对应，所述第一路径规划单元300，由第二路径集合中选择 一条路径，以及由所述第二路径中剩余的路径中选择一条路径进行下一跳选 择时，具体用于：
由所述第二路径集合中选择源点至目标节点之间的剩余路径中的最短路 径。
与上述方法相对应，所述第一多跳网络路径存储单元300具体用于：依 据所述源点以及目标节点生成并将所述多跳网路中由所述源点至目标节点的 最短路径导入所述第一路径集合中；依据所述源点以及目标节点生成并将所 述多跳网路中由所述源点至目标节点的其他路径导入所述第一路径集合中， 并对所述第二路径集合中的源点至目标节点的路径依据距离长短的数据进行 排序。
与上述方法相对应，所述第一路径规划单元200判断是否满足公式
Figure RE-GDA0001637305230000172
具体用于：
依据基于改进型Dijkstra算法计算得到ηreload和
Figure BDA0001514542180000172
判断是否满足条件
Figure BDA0001514542180000173
与上述方法相对应，上述装置中，还可以包括：
第一数据类型判断单元400，用于判断所述业务数据的数据类型是否为第 一业务数据类型，如果是，继续执行，如果否，向所述第一路径规划单元输 出第一触发信号，否则，向所述第一路径规划单元输出第二触发信号,所述第 一业务数据类型为延时要求小于设定值的业务数据类型；
所述第一路径规划单元300，具体用于：当获取到第一数据类型判断单元 输出的第一触发信号时，选择第一路径集合中存储的源点至目标节点之间的 最短路径进行数据传递；当获取到第一数据类型判断单元输出的第二触发信 号时由第一路径集合中选择多跳网络中的下一跳选择节点，判断是否满足公 式
Figure BDA0001514542180000174
如果满足，由所述第一路径集合中选择多跳网络中的下一跳选 择节点，直至所述下一跳节点为目标节点位置，如果不满足公式
Figure BDA0001514542180000175
则由第二路径集合中选择一条路径，依据选择的路径进行下一跳选择，判断 是否满足公式
Figure BDA0001514542180000176
如果满足，继续依据选择的路径中选择多跳网络中的下一跳选择节点，直至所述下一跳节点为目标节点位置，不满足公式
Figure BDA0001514542180000181
则由所述第二路径中剩余的路径中选择一条路径进行下一跳选 择。
对应于图3中公开的方法，本申请还公开了另一种无线网络路径规划装 置，该装置可以包括：
业务数据采集单元，用于获取业务数据的源点以及目标节点；
第二多跳网络路径存储单元，用于存储第一路径集合和第二路径集合， 所述第一路径集合中包括业务数据由源点到目标节点的最短路径中所有的节 点，所述第二路径集合中包括网络中除所述最短路径中的各个中间节点的之 外的其他节点；
第二路径规划单元，用于执行以下操作：
步骤S204：由第一路径集合中选择当前节点的邻节点作为下一跳选择节 点，所述第一路径集合中包括业务数据由源点到目标节点的最短路径中所有 的节点；
步骤S205：判断是否满足公式
Figure BDA0001514542180000182
如果满足，执行步骤S206， 如果否，执行步骤S207；
步骤S206：继续由所述第一路径集合中选择下一跳节点，执行步骤S205， 直至选择的下一跳节点为目标节点；
步骤S207：由所述第二路径集合中选择一个与当前节点相邻的节点作为 下一跳节点，执行步骤S208，所述第二路径集合中包括网络中除所述最短路 径中的各个中间节点的之外的其他节点；
步骤S208：判断是否满足公式
Figure BDA0001514542180000183
如果否，执行步骤S209，如果 是，执行步骤S211：
步骤S209：判断所述第二路径集合中是否存在与所述当前节点相邻其他 节点，如果否，输出路径错误告警，如果是，如果是，执行步骤S210；
步骤S210：选择一个与所述当前节点相邻其他节点作为下一跳选择，执 行步骤S208；
步骤S211：判断所述第一路径集合中是否存在与当前节点相邻的未进行 过
Figure BDA0001514542180000191
判断的节点，如果是，执行步骤S212，如果否，执行步骤S207；
步骤S212：选择所述第一路径集合中与当前节点相邻的未进行过
Figure BDA0001514542180000192
判断的节点作为下一跳节点，执行步骤S205；
所述ηreload表示选择下一跳时多跳网络的负载均衡程度，所述
Figure BDA0001514542180000193
表示上 一个下一跳选择时多跳网络的负载均衡程度。
与上述方法相对应，图4对应的实施例公开的无线网络路径规划装置，还 可以包括：
第二数据类型判断单元，用于判断所述业务数据的数据类型是否为第一 业务数据类型，如果是，继续执行，如果否，向所述第二路径规划单元输出 第一触发信号，否则，向所述第二路径规划单元输出第二触发信号,所述第一 业务数据类型为延时要求小于设定值的业务数据类型；
此时，所述第二路径规划单元具体用于：当获取到第二数据类型判断单 元输出的第一触发信号时，选择第一路径集合中存储的源点至目标节点之间 的最短路径进行数据传递；当获取到第二数据类型判断单元输出的第二触发 信号时，执行以下步骤S204-S2012。
为了描述的方便，描述以上系统时以功能分为各种模块分别描述。当然， 在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同 相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同 之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例， 所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描 述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元 可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可 以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。 可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目 的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示 例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现， 为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性 地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行， 取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定 的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本 发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、 处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存 储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编 程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任 意其它形式的存储介质中。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用 来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗 示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包 括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包 括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括 没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备 所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的 要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外 的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种无线网络路径规划方法，其特征在于，包括：
获取业务数据的源点以及目标节点；
由第一路径集合中选择多跳网络中的下一跳选择节点，判断是否满足公式
Figure FDA0002936855160000011
如果满足，由所述第一路径集合中选择多跳网络中的下一跳选择节点，直至所述下一跳节点为目标节点位置，如果不满足公式
Figure FDA0002936855160000012
则由第二路径集合中选择一条路径，依据选择的路径进行下一跳选择，判断是否满足公式
Figure FDA0002936855160000013
如果满足，继续依据选择的路径中选择多跳网络中的下一跳选择节点，直至所述下一跳节点为目标节点位置，不满足公式
Figure FDA0002936855160000014
则由所述第二路径中剩余的路径中选择一条路径进行下一跳选择；
其中，所述第一路径集合存储有所述多跳网络中源节点至目标节点的最短路径，所述第二路径集合中存储有所述多跳网络中源节点至目标节点的其他路径；
所述ηreload表示选择下一跳时多跳网络的负载均衡程度，所述
Figure FDA0002936855160000015
表示上一个下一跳选择时多跳网络的负载均衡程度。
2.根据权利要求1所述的无线网络路径规划方法，其特征在于，由第二路径集合中选择一条路径，以及由所述第二路径中剩余的路径中选择一条路径进行下一跳选择，具体为：
由所述第二路径集合中选择源点至目标节点之间的剩余路径中的最短路径。
3.根据权利要求1所述的无线网络路径规划方法，其特征在于，由第一路径集合中选择多跳网络中的下一跳选择节点之前，还包括：
生成并将所述多跳网路中由所述源点至目标节点的最短路径导入所述第一路径集合中；
生成并将所述多跳网路中由所述源点至目标节点的其他路径导入所述第一路径集合中，并对所述第二路径集合中的源点至目标节点的路径依据距离长短的数据进行排序。
4.根据权利要求1所述的无线网络路径规划方法，其特征在于，还包括：
判断所述业务数据的数据类型是否为第一业务数据类型，如果是，继续执行，如果否，选择所述多跳网络中源点至目标节点之间的最短路径进行数据传递；
其中，所述第一业务数据类型为延时要求小于设定值的业务数据类型。
5.一种无线网络路径规划方法，其特征在于，包括：
步骤S204：由第一路径集合中选择当前节点的邻节点作为下一跳选择节点，所述第一路径集合中包括业务数据由源点到目标节点的最短路径中所有的节点；
步骤S205：判断是否满足公式
Figure FDA0002936855160000021
如果满足，执行步骤S206，如果否，执行步骤S207；
步骤S206：继续由所述第一路径集合中选择下一跳节点，执行步骤S205，直至选择的下一跳节点为目标节点；
步骤S207：由第二路径集合中选择一个与当前节点相邻的节点作为下一跳节点，执行步骤S208，所述第二路径集合中包括网络中除所述最短路径中的各个中间节点的之外的其他节点；
步骤S208：判断是否满足公式
Figure FDA0002936855160000022
如果否，执行步骤S209，如果是，执行步骤S211：
步骤S209：判断所述第二路径集合中是否存在与所述当前节点相邻其他节点，如果否，输出路径错误告警，如果是，执行步骤S210；
步骤S210：选择一个与所述当前节点相邻其他节点作为下一跳选择，执行步骤S208；
步骤S211：判断所述第一路径集合中是否存在与当前节点相邻的未进行过
Figure FDA0002936855160000023
判断的节点，如果是，执行步骤S212，如果否，执行步骤S207；
步骤S212：选择所述第一路径集合中与当前节点相邻的未进行过
Figure FDA0002936855160000024
判断的节点作为下一跳节点，执行步骤S205；
所述ηreload表示选择下一跳时多跳网络的负载均衡程度，所述
Figure FDA0002936855160000031
表示上一个下一跳选择时多跳网络的负载均衡程度。
6.根据权利要求5所述的无线网络路径规划方法，其特征在于，执行步骤S204之前还包括：
判断所述业务数据的数据类型是否为第一业务数据类型，如果是，继续执行步骤S204，如果否，选择所述多跳网络中源点至目标节点之间的最短路径进行数据传递；
其中，所述第一业务数据类型为延时要求小于设定值的业务数据类型。
7.一种无线网络路径规划装置，其特征在于，包括：
业务数据采集单元，用于获取业务数据的源点以及目标节点；
第一多跳网络路径存储单元，用于存储第一路径集合和第二路径集合，所述第一路径集合存储有所述多跳网络中源节点至目标节点的最短路径，所述第二路径集合中存储有所述多跳网络中源节点至目标节点的其他路径；
第一路径规划单元，用于由第一路径集合中选择多跳网络中的下一跳选择节点，判断是否满足公式
Figure FDA0002936855160000032
如果满足，由所述第一路径集合中选择多跳网络中的下一跳选择节点，直至所述下一跳节点为目标节点位置，如果不满足公式
Figure FDA0002936855160000033
则由第二路径集合中选择一条路径，依据选择的路径进行下一跳选择，判断是否满足公式
Figure FDA0002936855160000034
如果满足，继续依据选择的路径中选择多跳网络中的下一跳选择节点，直至所述下一跳节点为目标节点位置，不满足公式
Figure FDA0002936855160000035
则由所述第二路径中剩余的路径中选择一条路径进行下一跳选择；
所述ηreload表示选择下一跳时多跳网络的负载均衡程度，所述
Figure FDA0002936855160000036
表示上一个下一跳选择时多跳网络的负载均衡程度。
8.根据权利要求7所述的无线网络路径规划装置，其特征在于，
所述第一路径规划单元，由第二路径集合中选择一条路径，以及由所述第二路径中剩余的路径中选择一条路径进行下一跳选择时，具体用于：
由所述第二路径集合中选择源点至目标节点之间的剩余路径中的最短路径。
9.根据权利要求7所述的无线网络路径规划装置，其特征在于，第一多跳网络路径存储单元具体用于：依据所述源点以及目标节点生成并将所述多跳网路中由所述源点至目标节点的最短路径导入所述第一路径集合中；依据所述源点以及目标节点生成并将所述多跳网路中由所述源点至目标节点的其他路径导入所述第一路径集合中，并对所述第二路径集合中的源点至目标节点的路径依据距离长短的数据进行排序。
10.根据权利要求7所述的无线网络路径规划装置，其特征在于，还包括：
第一数据类型判断单元，用于判断所述业务数据的数据类型是否为第一业务数据类型，如果是，继续执行，如果否，向所述第一路径规划单元输出第一触发信号，否则，向所述第一路径规划单元输出第二触发信号,所述第一业务数据类型为延时要求小于设定值的业务数据类型；
所述第一路径规划单元，具体用于：当获取到第一数据类型判断单元输出的第一触发信号时，选择第一路径集合中存储的源点至目标节点之间的最短路径进行数据传递；当获取到第一数据类型判断单元输出的第二触发信号时由第一路径集合中选择多跳网络中的下一跳选择节点，判断是否满足公式
Figure FDA0002936855160000041
如果满足，由所述第一路径集合中选择多跳网络中的下一跳选择节点，直至所述下一跳节点为目标节点位置，如果不满足公式
Figure FDA0002936855160000042
则由第二路径集合中选择一条路径，依据选择的路径进行下一跳选择，判断是否满足公式
Figure FDA0002936855160000043
如果满足，继续依据选择的路径中选择多跳网络中的下一跳选择节点，直至所述下一跳节点为目标节点位置，不满足公式
Figure FDA0002936855160000044
则由所述第二路径中剩余的路径中选择一条路径进行下一跳选择。
11.一种无线网络路径规划装置，其特征在于，还包括：
业务数据采集单元，用于获取业务数据的源点以及目标节点；
第二多跳网络路径存储单元，用于存储第一路径集合和第二路径集合，所述第一路径集合中包括业务数据由源点到目标节点的最短路径中所有的节点，所述第二路径集合中包括网络中除所述最短路径中的各个中间节点的之外的其他节点；
第二路径规划单元，用于执行以下操作：
步骤S204：由第一路径集合中选择当前节点的邻节点作为下一跳选择节点，所述第一路径集合中包括业务数据由源点到目标节点的最短路径中所有的节点；
步骤S205：判断是否满足公式
Figure FDA0002936855160000051
如果满足，执行步骤S206，如果否，执行步骤S207；
步骤S206：继续由所述第一路径集合中选择下一跳节点，执行步骤S205，直至选择的下一跳节点为目标节点；
步骤S207：由所述第二路径集合中选择一个与当前节点相邻的节点作为下一跳节点，执行步骤S208，所述第二路径集合中包括网络中除所述最短路径中的各个中间节点的之外的其他节点；
步骤S208：判断是否满足公式
Figure FDA0002936855160000052
如果否，执行步骤S209，如果是，执行步骤S211：
步骤S209：判断所述第二路径集合中是否存在与所述当前节点相邻其他节点，如果否，输出路径错误告警，如果是，如果是，执行步骤S210；
步骤S210：选择一个与所述当前节点相邻其他节点作为下一跳选择，执行步骤S208；
步骤S211：判断所述第一路径集合中是否存在与当前节点相邻的未进行过
Figure FDA0002936855160000053
判断的节点，如果是，执行步骤S212，如果否，执行步骤S207；
步骤S212：选择所述第一路径集合中与当前节点相邻的未进行过
Figure FDA0002936855160000054
判断的节点作为下一跳节点，执行步骤S205；
所述ηreload表示选择下一跳时多跳网络的负载均衡程度，所述
Figure FDA0002936855160000055
表示上一个下一跳选择时多跳网络的负载均衡程度。
12.根据权利要求11所述的无线网络路径规划装置，其特征在于，还包括：
第二数据类型判断单元，用于判断所述业务数据的数据类型是否为第一业务数据类型，如果是，继续执行，如果否，向所述第二路径规划单元输出第一触发信号，否则，向所述第二路径规划单元输出第二触发信号,所述第一业务数据类型为延时要求小于设定值的业务数据类型；
所述第二路径规划单元具体用于：当获取到第二数据类型判断单元输出的第一触发信号时，选择第一路径集合中存储的源点至目标节点之间的最短路径进行数据传递；当获取到第二数据类型判断单元输出的第二触发信号时，执行以下操作：
步骤S204：由第一路径集合中选择当前节点的邻节点作为下一跳选择节点；
步骤S205：判断是否满足公式
Figure FDA0002936855160000061
如果满足，执行步骤S206，如果否，执行步骤S207；
步骤S206：继续由所述第一路径集合中选择下一跳节点，执行步骤S205，直至选择的下一跳节点为目标节点；
步骤S207：由所述第二路径集合中选择一个与当前节点相邻的节点作为下一跳节点，执行步骤S208；
步骤S208：判断是否满足公式
Figure FDA0002936855160000062
如果否，执行步骤S209，如果是，执行步骤S211：
步骤S209：判断所述第二路径集合中是否存在与所述当前节点相邻其他节点，如果否，输出路径错误告警，如果是，如果是，执行步骤S210；
步骤S210：选择一个与所述当前节点相邻其他节点作为下一跳选择，执行步骤S208；
步骤S211：判断所述第一路径集合中是否存在与当前节点相邻的未进行过
Figure FDA0002936855160000063
判断的节点，如果是，执行步骤S212，如果否，执行步骤S207；
步骤S212：选择所述第一路径集合中与当前节点相邻的未进行过
Figure FDA0002936855160000064
判断的节点作为下一跳节点，执行步骤S205。
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