CN110278154B - 路由节点位置优化方法、装置和终端设备 - Google Patents

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Abstract

一种路由节点位置优化方法、装置和终端设备，所述方法包括：构造网络中路由节点位置的优化目标并求解所述优化目标，得到候选路由节点位置，所述优化目标为：缩短非路由链路的长度，并控制路由链路的长度的增长幅度；根据候选路由节点位置之间的距离对候选路由节点位置进行优化，得到所述网络中需要部署路由节点的路由节点位置。通过本实施例的方法，构造“缩短非路由链路的距离并确保路由链路的距离不大于最优距离值”的优化目标并求解该优化目标，对网络中路由节点的位置进行优化，不仅运行速度快，还能保证路由链路的距离和传输速度，并且减小了对网络路由代价的影响。

Description

路由节点位置优化方法、装置和终端设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种路由节点位置优化方法、装置和终端设备。
背景技术
无线多跳网络的节点分为数据源节点、路由节点和网关节点等。路由节点负责数据的转发，构成从数据源节点到网关节点的传输通路，在无线多跳网络中起着重要作用。在网络设计和网络部署过程中，根据用户的需求可以很容易确定数据源节点和网关节点的位置。相比之下，路由节点位置的选择更加复杂，需要考虑用户需求、部署环境、网络性能、网络成本等多种因素。同时，路由节点位置的选择直接影响着网络性能。
已有的路由节点位置选择方法包括基于图论和基于遗传算法的方法。
基于图论的方法根据信道传播特性将候选路由节点位置构成图结构，将路由节点位置选择方法转化为斯坦纳树(Steiner Tree)问题。该方法搜索图结构，寻找连接数据源节点和网关节点所需的最少路由节点，但是，它没有考虑路由节点位置对网络性能的影响。
基于遗传算法的路由节点位置选择方法在候选路由节点位置中，选择若干位置作为路由节点位置的解，称为一个个体，路由节点位置确定的网络的性能可以作为个体的适应度函数，很多不同的个体组成种群，种群模拟生物进化过程，通过选择、交叉变异等操作迭代优化。该方法既能降低路由节点的数量，又能提高网络的性能，但是算法运行时间较长。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
为了解决上述问题的至少一个，本发明实施例提供了一种路由节点位置优化方法、装置和终端设备，以对网络中路由节点的位置进行优化。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种路由节点位置优化方法，其中，所述方法包括：
构造网络中路由节点位置的优化目标并求解所述优化目标，得到候选路由节点位置，所述优化目标为：缩短非路由链路的长度，并控制路由链路的长度的增长幅度；
根据候选路由节点位置之间的距离对候选路由节点位置进行优化，得到所述网络中需要部署路由节点的路由节点位置。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种路由节点位置优化装置，其中，所述装置包括：
第一处理单元，其构造网络中路由节点位置的优化目标并求解所述优化目标，得到候选路由节点位置，所述优化目标为：缩短非路由链路的长度，并控制路由链路的长度的增长幅度；
第二处理单元，其根据候选路由节点位置之间的距离对候选路由节点位置进行优化，得到所述网络中需要部署路由节点的路由节点位置。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种终端设备，其中，所述终端设备包括前述第二方面所述的装置。
根据本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现前述第一方面所述方法的步骤。
本发明的有益效果在于：通过构造“缩短非路由链路的距离并确保路由链路的距离不大于最优距离值”的优化目标并求解该优化目标，对网络中路由节点的位置进行优化，不仅运行速度快，还能保证路由链路的距离和传输速度，并且减小了对网络路由代价的影响。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
在本发明实施例的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。此外，在附图中，类似的标号表示几个附图中对应的部件，并可用于指示多于一种实施方式中使用的对应部件。
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是实施例1的路由节点位置的优化方法的示意图；
图2是初始化路由节点位置的示意图；
图3是初始化路由节点位置的一个示例的示意图；
图4是对应图3的示例的初始化网络的示意图；
图5是路由链路和非路由链路的示意图；
图6是对图4所示的网络进行优化目标求解后的示意图；
图7是对图6所示的网络中位置之间的距离小于阈值的候选路由节点进行合并后的示意图；
图8是对未合并候选路由节点进行优化的一个示例的示意图；
图9是根据图8的方法对图7所示的网络中未合并候选路由节点进行优化后的示意图；
图10是实施例2的路由节点位置的优化装置的示意图；
图11是实施例3的终端设备的示意图。
具体实施方式
参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，相反，本发明包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
在本发明实施例中，术语“第一”、“第二”等用于对不同元素从称谓上进行区分，但并不表示这些元素的空间排列或时间顺序等，这些元素不应被这些术语所限制。术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包含”、“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。
在本发明实施例中，单数形式“一”、“该”等包括复数形式，应广义地理解为“一种”或“一类”而并不是限定为“一个”的含义；此外术语“所述”应理解为既包括单数形式也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外术语“根据”应理解为“至少部分根据……”，术语“基于”应理解为“至少部分基于……”，除非上下文另外明确指出。
下面结合附图对本发明实施例的各种实施方式进行说明。这些实施方式只是示例性的，不是对本发明实施例的限制。
实施例1
本发明实施例提供了一种路由节点位置的优化方法，图1是该方法的示意图，请参照图1，该方法包括：
步骤101：构造网络中路由节点位置的优化目标并求解所述优化目标，得到候选路由节点位置，所述优化目标为：缩短非路由链路的长度，并控制路由链路的长度的增长幅度；
步骤102：根据候选路由节点位置之间的距离对候选路由节点位置进行优化，得到所述网络中需要部署路由节点的路由节点位置。
在本实施例中，对于网络中的路由节点的位置，以“缩短非路由链路的长度，并控制路由链路的长度的增长幅度”作为优化目标，通过求解该优化目标，可以对网络中的路由节点的位置进行优化，不仅运行速度快，还能保证路由链路的距离和传输速度，并且减小了对网络路由代价的影响。
在本实施例中，网络中的路由节点的位置可以是事先规划好的，例如通过网络规划工具在网络部署之前计算的，也可以是在网络部署过程中根据部署环境预先确定的。在一个实施方式中，如图1所示，该方法还包括：
步骤100：初始化网络中路由节点的位置。
在本实施方式中，可以通过以下方式初始化网络中路由节点的位置，也即：分别对网络中的每个源节点，沿着该源节点与网关节点的连线以等间距的方式选择路由节点位置作为该网络中路由节点的位置。按照所选位置部署路由节点，可以保证数据源节点到网关节点的数据传输。
图2是初始化路由节点位置的一个实施方式的示意图，如图2所示，假设网关节点为G，数据源节点为S，则该方法包括：
步骤201：确定路由节点的最优间距d，并初始化n＝1；
在本实施方式中，该间距可以是节点的最大传输距离，也可以是使源节点到网关节点的传输速率最大的距离。例如，如果网络设计的目标是使路由节点数最小，可以将d设为节点的最大传输距离；如果网络设计的目标是使网络的容量最大，可以将d设为使源节点S到网关节点G传输速率最大的距离。
步骤202：判断源节点S到网关节点G之间的距离是否大于nd；如果判断为是，则执行步骤203，否则结束操作；
步骤203：沿着源节点S与网关节点G之间的连线，选择与网关节点G的距离为nd的位置为路由节点位置；
步骤204：将n的取值加1，回到步骤202重复上述步骤，以选择其他路由节点位置。
图3是初始化路由节点位置的一个示例的示意图，如图3所示，节点S1、S2和S3为数据源节点，节点W为网关节点。以S1为例，其初始化的路由节点位置为a、b、c、d；它们到网关节点W的距离依次为d、2d、3d、4d。
以上仅以“沿着源节点与网关节点的连线以等间距的方式选择路由节点位置”为例对初始化路由节点的位置进行了说明，然而如前所述，本实施例并不以此作为限制，其他初始化路由节点位置的方法都适用于本实施例。
在本实施例中，以“缩短非路由链路的长度，并控制路由链路的长度的增长幅度”作为优化目标对网络中路由节点的位置进行优化，通过求解该优化目标，可以得到新的路由节点的位置，称为候选路由节点位置(步骤101)。
在本实施例中，“控制路由链路的长度的增长幅度”是指：与网络中的源节点不相关的路由链路的长度不增加或相同，并且与源节点相关的路由链路的长度增加不超过预先设定的倍数。在本实施例中，与源节点相关的路由链路是指该路由链路的一端为该源节点，同理，与源节点不相关的路由链路是指该路由链路的两端都不是该源节点。
下面先对路由链路和非路由链路的概念进行说明。
图4是初始化网络的一个示例的示意图，确定路由节点的位置后，如图3所示，在这些位置上部署路由节点，这些路由节点与数据源节点和网关节点构成初始化网络，如图4所示。图4中的连线表示节点的路由关系，从一个节点指向其路由节点。比如，节点1的路由节点为节点W，节点2的路由节点为节点1。换句话说，对于源节点与网关节点W之间的连线上路由节点位置对应的节点，与网关节点W之间的距离为nd的节点是与网关节点W之间的距离为(n+1)d的节点的路由节点。
在本实施例中，为了表述方便，使用“节点”、“节点位置”及“节点所在的位置”对节点进行标识，并且上述概念会交替使用，具体可以根据上下文进行区分。
在本实施例中，存在路由关系的节点之间的链路称为路由链路；不存在路由关系的节点之间的链路称为非路由链路。以图4为例，节点1与节点2之间的链路为路由链路，节点2与节点6之间的链路为非路由链路。在本实施例中，链路长度是指该链路对应的节点之间的距离，可以通过节点所在位置计算出来。
图5为路由链路和非路由链路的一个示例的示意图，如图5所示，节点Ni与节点2之间的链路为路由链路，节点Ni与节点1、3、4之间的链路为非路由链路。在本实施例中，为了方便说明，将节点Ni的非路由链路中长度最小的m条链路的集合用
Figure BDA0001599615270000061
表示。比如，
Figure BDA0001599615270000062
表示节点Ni的非路由链路中长度最小的1条链路，也即节点Ni与节点1之间的链路；
Figure BDA0001599615270000063
表示节点Ni的非路由链路中长度最小的2条链路，也即节点Ni与节点1、3之间的链路。
在本实施例中，可以通过缩短网络中非路由链路的长度并控制路由链路的长度增长幅度的方式优化路由节点的位置。
例如，构造的优化目标可以通过公式(1)表示。
Figure BDA0001599615270000064
在一个实施方式中，该优化目标的约束条件可以是公式(2)和公式(3)。
d(Lr)≤d0(Lr),Lr∈Cr (2)
d(Ls)≤wd0(Ls),Ls∈Cs (3)
在上述公式(1)-(3)中，d(Li)为链路Li的长度，d0(Li)为链路Li初始化时的链路长度；NR为网络中路由节点的集合；Cr为网络中所有路由节点的路由链路的集合，Lr为Cr中的链路；Cs为网络中所有数据源节点的路由链路的集合，Ls为Cs中的链路；
Figure BDA0001599615270000071
为节点Ni的非路由链路中长度最小的m条链路的集合，Ln是
Figure BDA0001599615270000072
中的链路；w是控制链路Ls的长度增加的系数，w≥1。
上述公式(2)用于控制与源节点不相关的路由链路的长度不增加，上述公式(3)用于控制与源节点相关的路由链路的长度增长不超过w倍。
在本实施方式中，公式(1)-(3)描述的优化目标是凸优化的问题，也即该优化目标可以通过凸优化的方法求解。本实施例对具体的求解方法不作限制，例如，现有的Brent方法、黄金分割搜索方法(Golden Section Search Method)等都可以用于本实施例来快速解出上述优化目标的最优解，也即凸优化问题的最优解。
在另一个实施方式中，该优化目标的约束条件可以是公式(4)和公式(5)。
d(Lr)＝d0(Lr),Lr∈Cr (4)
d(Ls)≤wd0(Ls),Ls∈Cs (5)
在本实施方式中，各参数的含义与前一实施方式相同，与前一实施方式不同的是，公式(4)用于控制与源节点不相关的路由链路长度与初始化网络中的路由链路长度相同。
在本实施方式中，同样的，通过使用凸优化的方法求解上述优化目标，可以得到该优化目标的最优解，本实施例对具体的求解方法不作限制。
通过构造上述优化目标并求解该优化目标，路由节点的位置将发生变化，例如非路由链路上路由节点的位置将靠的更近，由此得到了网络中路由节点的新的位置，为了方便说明，在本实施例中称为候选路由节点位置。
图6为图4所示的初始化网络经过步骤101进行优化处理后得到的候选路由节点位置的示意图，如图6所示，相对于图4所示的路由节点的位置，节点1、5、8，节点2、6、9，以及节点3、7、10靠的更近。
在本实施例中，对于通过求解优化目标得到的候选路由节点位置，可以根据各个位置之间的距离对该候选路由节点位置进行优化，从而得到优化后的路由节点位置，也即网络中需要部署路由节点的路由节点位置(步骤102)。这里的距离是指每两个候选路由节点位置之间的距离。
在一个实施方式中，对于上述距离小于预先设定的距离阈值的位置，可以对其进行合并，得到一个位置，称为合并路由节点位置。在本实施方式中，通过预先设定距离阈值D，可以将当前网络中距离小于该阈值D的候选路由节点位置合并为一个位置，由此，得到了优化后的路由节点位置。
下面给出了两种实施方式。
一种实施方式是，计算所有候选路由节点位置之间的距离；如果两个候选路由节点位置之间的距离小于距离阈值D，则计算这两个位置的中心，并用中心位置替代原来两个候选路由节点的位置。重复上述过程，直至所有候选路由节点位置之间的距离都不小于距离阈值D。
另一种实施方式是，计算所有候选路由节点位置之间的距离；每个候选路由节点统计与其距离小于距离阈值D的候选路由节点的个数nD；计算nD最大的候选路由节点的位置及与该候选路由节点的距离小于距离阈值D的候选路由节点的位置之间的中心位置，用中心位置替代上述两个候选路由节点的位置。重复上述过程，直至所有候选路由节点位置之间的距离都不小于距离阈值D。
以上两种实施方式只是举例说明，其他根据距离阈值D对候选路由节点的位置进行合并的处理方式都包含于本申请的保护范围。并且，本实施方式对距离阈值D的取值不作限制，可以根据部署环境确定其取值，也可以根据其他策略或根据经验确定其取值。
图7是对图6所示的候选路由节点进行位置合并后的网络的示意图，如图7所示，节点1、5、8的位置合并后由节点A的位置替代，节点2、6、9的位置合并后由节点B的位置替代。
在另一个实施方式中，对于上述距离不小于预先设定的距离阈值的位置，也即，对于未合并的候选路由节点位置，可以保持其位置不变，也可以进一步对其位置进行优化。由此，在优化路由节点位置的基础上，还可以进一步降低未合并候选路由节点之间的干扰。
下面给出了两种优化方式。
一种优化方式是，删除每个源节点的路由路径上从该源节点到距离该源节点最近的合并路由节点位置之间的候选路由节点位置；在该源节点与该源节点的路由路径上距离该源节点最近的合并路由节点位置之间添加路由节点位置。可以通过等距的方式添加路由节点位置，也可以通过其他方式添加路由节点位置。
图8是对未合并候选路由节点进行处理的一个示例的示意图，以针对数据源节点S进行处理为例，如图8所示，该方法包括：
步骤801：确定当前处理的数据源节点S的路由节点N；
步骤802：判断路由节点N的位置是否是经过合并的位置；如果判断为是，则执行步骤805，否则执行步骤803；
步骤803：删除路由节点N及其所在的位置；
步骤804：获取路由节点N的路由节点N’，并将N更新为该路由节点N’，回到步骤802；
步骤805：添加路由节点位置。
在本示例中，如果根据步骤802的判断，确定路由节点N的位置为合并路由节点位置，则进入到步骤805在上述数据源节点S与上述路由节点N之间添加路由节点位置，可以按照图2的方法添加，也可以通过别的方法添加，具体如前所述。如果按照图2的方法添加路由节点位置，则图2中的网关节点G即为这里的路由节点N。
图9是按照图8的方式对图7所示的网络进行未合并候选路由节点优化后的示意图。如图7所示，对于数据源节点S2，节点7是未合并的路由节点；对于数据源节点S3，节点10是未合并的路由节点；对于数据源节点S1，节点4、3是未合并的路由节点。根据图8的步骤803将节点3、4、7、10删除后，得到图9(a)的结果。根据图8的步骤805，分别需要在数据源节点S1和节点B、数据源节点S2和节点B、数据源节点S3和节点B之间添加路由节点位置，得到节点C、D、E、F所在位置，如图9(b)所示。与图7所示的优化前相同，节点C、D、E、F所在位置可能与节点3、4、7、10所在位置相同，也可能不同。
另一种优化方式是，构造未合并的候选路由节点位置的优化目标，该优化目标为：增大未合并的候选路由节点位置之间的非路由链路的距离，并控制路由链路的长度增长幅度。
在本优化方式中，“控制路由链路的长度的增长幅度”是指：与网络中的源节点不相关的路由链路的长度不增加或相同，并且与源节点相关的路由链路的长度增加不超过预先设定的倍数。这里，“相关”和“不相关”的含义与前述相同，此处不再赘述。
在本优化方式中，对应的优化目标可以是公式(6)，其满足约束条件：公式(2)和公式(3)，或者满足约束条件：公式(4)和公式(5)。
Figure BDA0001599615270000101
在该公式中，NR’为所有未合并候选路由节点的集合，Ni为未合并候选路由节点；Cn(Ni)为节点Ni的所有非路由链路的集合，Ln为节点Ni的非路由链路。此外，公式(6)与约束条件(2)和(3)，公式(6)与约束条件(4)和(5)也都构成凸优化问题，可以用Brent方法、黄金分割搜索方法(Golden Section Search Method)等进行求解。
以上两种优化方式只是举例说明，其他对未合并候选路由节点的位置进行优化的方法都包含于本申请的保护范围，并且，也可以不对未合并候选路由节点的位置进行优化，而保持其位置不变。
值得注意的是，以上仅对与本发明相关的各步骤或过程进行了说明，但本发明不限于此。该方法还可以包括其他步骤或者过程，关于这些步骤或者过程的具体内容，可以参考现有技术。
本实施例通过构造“缩短非路由链路的距离并确保路由链路的距离不大于最优距离值”的优化目标并求解该优化目标，对网络中路由节点的位置进行优化，不仅运行速度快，还能保证路由链路的距离和传输速度，并且减小了对网络路由代价的影响。
实施例2
本实施例提供了一种路由节点位置优化装置。该装置例如可以是是网络中的某个节点，也可以是独立于网络中的节点的单独的设备，也可以是配置于上述节点或设备的某个或某些部件或者组件。由于该装置解决问题的原理与实施例1的方法类似，因此其具体的实施可以参考实施例1的方法的实施例，内容相同之处，不再重复说明。
图10是该装置1000的示意图，如图10所示，该装置包括第一处理单元1001和第二处理单元1002，第一处理单元1001构造网络中路由节点位置的优化目标并求解所述优化目标，得到候选路由节点位置，所述优化目标为：缩短非路由链路的长度，并控制路由链路的长度的增长幅度；第二处理单元1002根据候选路由节点位置之间的距离对候选路由节点位置进行优化，得到所述网络中需要部署路由节点的路由节点位置。
在本实施例中，控制路由链路的长度的增长幅度是指：与所述网络中的源节点不相关的路由链路的长度不增加或相同，并且与所述源节点相关的路由链路的长度增加不超过预先设定的倍数。
在一个实施方式中，第一处理单元1001构造的优化目标可以通过前述公式(1)表示，并且，该优化目标的约束条件可以是公式(2)和公式(3)，也可以是公式(4)和公式(5)，具体如实施例1所述，此处不再赘述。
在一个实施方式中，如图10所示，第二处理单元1002可以包括计算单元10021和第三处理单元10022，计算单元10021计算所有候选路由节点位置中每两个位置之间的距离；第三处理单元10022将所述距离小于预先设定的距离阈值的候选路由节点位置进行合并，得到合并路由节点位置，并对所述距离不小于预先设定的距离阈值的候选路由节点位置进行再次优化或保持不变，得到所述网络中需要部署路由节点的路由节点位置。
在一个实施方式中，第三处理单元10022可以删除每个源节点的路由路径上从所述源节点到距离所述源节点最近的合并路由节点位置之间的候选路由节点位置；并在所述源节点与所述源节点的路由路径上距离所述源节点最近的合并路由节点位置之间添加路由节点位置，以对所述距离不小于预先设定的距离阈值的候选路由节点位置进行再次优化。
在另一个实施方式中，第三处理单元10022可以构造未合并的候选路由节点位置的优化目标，所述优化目标为：增大未合并的候选路由节点位置之间的非路由链路的距离，并控制路由链路的长度增长幅度，以对所述距离不小于预先设定的距离阈值的候选路由节点位置进行再次优化。
在本实施方式中，控制路由链路的长度的增长幅度是指：与所述网络中的源节点不相关的路由链路的长度不增加或相同，并且与所述源节点相关的路由链路的长度增加不超过预先设定的倍数。
在本实施方式中，第三处理单元10022构造的优化目标可以通过前述公式(6)表示，并且，该优化目标的约束条件可以是公式(2)和公式(3)，也可以是公式(4)和公式(5)，具体如实施例1所述，此处不再赘述。
在本实施例中，如图10所示，该装置1000还可以包括初始化单元1003，其初始化该网络中路由节点的位置。
在一个实施方式中，该初始化单元1003可以对所述网络中的每个源节点，沿着所述源节点与网关节点的连线以等间距的方式选择路由节点位置作为所述网络中的路由节点的位置。也可以通过其他方式初始化路由节点的位置，具体如实施例1所述，此处不再赘述。
在本实施方式中，所述间距为节点的最大传输距离，或者为使所述源节点到所述网关节点的传输速率最大的距离。
值得注意的是，以上仅对与本发明相关的各部件或模块进行了说明，但本发明不限于此。装置1000还可以包括其他部件或者模块，关于这些部件或者模块的具体内容，可以参考相关技术。
本实施例通过构造“缩短非路由链路的距离并确保路由链路的距离不大于最优距离值”的优化目标并求解该优化目标，对网络中路由节点的位置进行优化，不仅运行速度快，还能保证路由链路的距离和传输速度，并且减小了对网络路由代价的影响。
实施例3
本发明实施例提供了一种终端设备，该终端设备包括实施例2所述的路由节点位置优化装置。该终端设备可以是网络中的某个节点，也可以是独立于网络中的节点的单独的设备。
图11是本实施例的终端设备的系统构成的示意框图。如图11所示，该终端设备1100可以包括中央处理器1101和存储器1102；存储器1102耦合到中央处理器1101。值得注意的是，该图是示例性的；还可以使用其他类型的结构，来补充或代替该结构，以实现电信功能或其他功能。
在一个实施方式中，实施例2所述的路由节点位置优化装置1000的功能可以被集成到中央处理器1101中，实现实施例1所述的路由节点位置优化方法。
例如，该中央处理器1101可以被配置为：构造网络中路由节点位置的优化目标并求解所述优化目标，得到候选路由节点位置，所述优化目标为：缩短非路由链路的长度，并控制路由链路的长度的增长幅度；根据候选路由节点位置之间的距离对候选路由节点位置进行优化，得到所述网络中需要部署路由节点的路由节点位置。
在另一个实施方式中，实施例2所述的路由节点位置优化装置1000可以与中央处理器1101分开配置，例如可以将该路由节点位置优化装置1000配置为与中央处理器1101连接的芯片，通过中央处理器1101的控制来实现路由节点位置优化装置1000的功能。
如图11所示，该终端设备1100还可以包括：通信模块1103、输入单元1104、音频处理器1105、显示器1106、电源1107。值得注意的是，终端设备1100也并不是必须要包括图11中所示的所有部件；此外，终端设备1100还可以包括图11中没有示出的部件，可以参考现有技术。
如图11所示，中央处理器1101有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其他处理器装置和/或逻辑装置，该中央处理器1101接收输入并控制终端设备1100的各个部件的操作。
其中，存储器1102，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存各种信息，此外还可存储执行有关信息的程序。并且中央处理器1101可执行该存储器1102存储的该程序，以实现信息存储或处理等。其他部件的功能与现有类似，此处不再赘述。终端设备1100的各部件可以通过专用硬件、固件、软件或其结合来实现，而不偏离本发明的范围。
本实施例的终端设备通过构造“缩短非路由链路的距离并确保路由链路的距离不大于最优距离值”的优化目标并求解该优化目标，对网络中路由节点的位置进行优化，不仅运行速度快，还能保证路由链路的距离和传输速度，并且减小了对网络路由代价的影响。
本发明实施例还提供一种计算机可读程序，其中当在终端设备中执行所述程序时，所述程序使得所述终端设备执行实施例1所述的方法。
本发明实施例还提供一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中所述计算机可读程序使得终端设备执行实施例1所述的方法。
本发明以上的装置和方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本发明涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。
结合本发明实施例描述的方法/装置可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或二者组合。例如，图10中所示的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合(例如，第一处理单元1001、第二处理单元1002等)，既可以对应于计算机程序流程的各个软件模块，亦可以对应于各个硬件模块。这些软件模块，可以分别对应于图1所示的步骤101和步骤102。这些硬件模块例如可利用现场可编程门阵列(FPGA)将这些软件模块固化而实现。
软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。可以将一种存储介质耦接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息；或者该存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该软件模块可以存储在移动终端的存储器中，也可以存储在可插入移动终端的存储卡中。例如，若设备(如移动终端)采用的是较大容量的MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置，则该软件模块可存储在该MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置中。
针对附图中描述的功能方框中的一个或多个和/或功能方框的一个或多个组合，可以实现为用于执行本发明所描述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。针对附图描述的功能方框中的一个或多个和/或功能方框的一个或多个组合，还可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP通信结合的一个或多个微处理器或者任何其它这种配置。
以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。
关于包括以上实施例的实施方式，还公开下述的附记：
附记1、一种路由节点位置优化装置，其中，所述装置包括：
第一处理单元，其构造网络中路由节点位置的优化目标并求解所述优化目标，得到候选路由节点位置，所述优化目标为：缩短非路由链路的长度，并控制路由链路的长度的增长幅度；
第二处理单元，其根据候选路由节点位置之间的距离对候选路由节点位置进行优化，得到所述网络中需要部署路由节点的路由节点位置。
附记2、根据附记1所述的装置，其中，所述控制路由链路的长度的增长幅度是指：
与所述网络中的源节点不相关的路由链路的长度不增加或相同，并且与所述源节点相关的路由链路的长度增加不超过预先设定的倍数。
附记3、根据附记2所述的装置，其中，所述第一处理单元构造的优化目标为：
Figure BDA0001599615270000151
其中，所述优化目标的约束条件为：
d(Lr)≤d0(Lr),Lr∈Cr和d(Ls)≤wd0(Ls),Ls∈Cs；
其中，d(Li)为链路Li的长度，NR为所述网络中路由节点的集合，Cr为所述网络中所有路由节点的路由链路的集合，Cs为所述网络中所有数据源节点的路由链路的集合，
Figure BDA0001599615270000152
为节点Ni的非路由链路中长度最小的m条链路的集合。
附记4、根据附记2所述的装置，其中，所述第一处理单元构造的优化目标为：
Figure BDA0001599615270000153
其中，所述优化目标的约束条件为：
d(Lr)＝d0(Lr),Lr∈Cr和d(Ls)≤wd0(Ls),Ls∈Cs；
其中，d(Li)为链路Li的长度，NR为所述网络中路由节点的集合，Cr为所述网络中所有路由节点的路由链路的集合，Cs为所述网络中所有数据源节点的路由链路的集合，
Figure BDA0001599615270000154
为节点Ni的非路由链路中长度最小的m条链路的集合。
附记5、根据附记1所述的装置，其中，所述第二处理单元包括，
计算单元，其计算所有候选路由节点位置中每两个位置之间的距离；
第三处理单元，其将所述距离小于预先设定的距离阈值的候选路由节点位置进行合并，得到合并路由节点位置，并对所述距离不小于预先设定的距离阈值的候选路由节点位置进行再次优化或保持不变，得到所述网络中需要部署路由节点的路由节点位置。
附记6、根据附记5所述的装置，其中，所述第三处理单元在对所述距离不小于预先设定的距离阈值的候选路由节点位置进行再次优化时，删除每个源节点的路由路径上从所述源节点到距离所述源节点最近的合并路由节点位置之间的候选路由节点位置；在所述源节点与所述源节点的路由路径上距离所述源节点最近的合并路由节点位置之间添加路由节点位置。
附记7、根据附记5所述的装置，其中，所述第三处理单元在对所述距离不小于预先设定的距离阈值的候选路由节点位置进行再次优化时，构造未合并的候选路由节点位置的优化目标，所述优化目标为：增大未合并的候选路由节点位置之间的非路由链路的距离，并控制路由链路的长度增长幅度。
附记8、根据附记7所述的装置，其中，所述控制路由链路的长度的增长幅度是指：
与所述网络中的源节点不相关的路由链路的长度不增加或相同，并且与所述源节点相关的路由链路的长度增加不超过预先设定的倍数。
附记9、根据附记8所述的装置，其中，所述第三处理单元构造的优化目标为：
Figure BDA0001599615270000161
其中，所述优化目标的约束条件为：
d(Lr)≤d0(Lr),Lr∈Cr和d(Ls)≤wd0(Ls),Ls∈Cs；
其中，d(Li)为链路Li的长度，NR’为所述未合并的候选路由节点的集合，Cr为所述网络中所有路由节点的路由链路的集合，Cs为所述网络中所有数据源节点的路由链路的集合，Cn(Ni)为节点Ni的所有非路由链路的集合。
附记10、根据附记8所述的装置，其中，所述第三处理单元构造的优化目标为：
Figure BDA0001599615270000162
其中，所述优化目标的约束条件为：
d(Lr)＝d0(Lr),Lr∈Cr和d(Ls)≤wd0(Ls),Ls∈Cs；
其中，d(Li)为链路Li的长度，NR’为所述未合并的候选路由节点的集合，Cr为所述网络中所有路由节点的路由链路的集合，Cs为所述网络中所有数据源节点的路由链路的集合，Cn(Ni)为节点Ni的所有非路由链路的集合。
附记11、根据附记1所述的装置，其中，所述装置还包括：
初始化单元，其初始化所述网络中路由节点位置。
附记12、根据附记11所述的装置，其中，所述初始化单元对所述网络中的每个源节点，沿着所述源节点与网关节点的连线以等间距的方式选择路由节点位置作为所述网络中的路由节点的位置。
附记13、根据附记12所述的装置，其中，所述间距为节点的最大传输距离，或者为使所述源节点到所述网关节点的传输速率最大的距离。
附记14、一种路由节点位置优化方法，其中，所述方法包括：
构造网络中路由节点位置的优化目标并求解所述优化目标，得到候选路由节点位置，所述优化目标为：缩短非路由链路的长度，并控制路由链路的长度的增长幅度；
根据候选路由节点位置之间的距离对候选路由节点位置进行优化，得到所述网络中需要部署路由节点的路由节点位置。
附记15、根据附记14所述的方法，其中，所述控制路由链路的长度的增长幅度是指：
与所述网络中的源节点不相关的路由链路的长度不增加或相同，并且与所述源节点相关的路由链路的长度增加不超过预先设定的倍数。
附记16、根据附记14所述的方法，其中，根据候选路由节点位置之间的距离对候选路由节点位置进行优化，包括，
计算所有候选路由节点位置中每两个位置之间的距离；
将所述距离小于预先设定的距离阈值的候选路由节点位置进行合并，得到合并路由节点位置，并对所述距离不小于预先设定的距离阈值的候选路由节点位置进行再次优化或保持不变，得到所述网络中需要部署路由节点的路由节点位置。
附记17、根据附记16所述的方法，其中，对所述距离不小于预先设定的距离阈值的候选路由节点位置进行再次优化，包括：
删除每个源节点的路由路径上从所述源节点到距离所述源节点最近的合并路由节点位置之间的候选路由节点位置；在所述源节点与所述源节点的路由路径上距离所述源节点最近的合并路由节点位置之间添加路由节点位置。
附记18、根据附记16所述的方法，其中，对所述距离不小于预先设定的距离阈值的候选路由节点位置进行再次优化，包括：
构造未合并的候选路由节点位置的优化目标，所述优化目标为：增大未合并的候选路由节点位置之间的非路由链路的距离，并控制路由链路的长度增长幅度。
附记19、根据附记18所述的方法，其中，所述控制路由链路的长度的增长幅度是指：
与所述网络中的源节点不相关的路由链路的长度不增加或相同，并且与所述源节点相关的路由链路的长度增加不超过预先设定的倍数。
附记20、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现附记14-19任一项的所述方法的步骤。

Claims (10)

1.一种路由节点位置优化装置，其中，所述装置包括：
第一处理单元，其构造网络中路由节点位置的优化目标并求解所述优化目标，得到候选路由节点位置，所述优化目标为：缩短非路由链路的长度，并控制路由链路的长度的增长幅度，其中，所述路由链路是指存在路由关系的所述节点之间的链路，所述非路由链路是指不存在路由关系的所述节点之间的链路；所述路由链路的长度是指所述路由链路对应的节点之间的距离；所述非路由链路的长度是指所述非路由链路对应的节点之间的距离；
第二处理单元，其根据候选路由节点位置之间的距离对候选路由节点位置进行优化，得到所述网络中需要部署路由节点的路由节点位置。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制路由链路的长度的增长幅度是指：
与所述网络中的源节点不相关的路由链路的长度不增加或相同，并且与所述源节点相关的路由链路的长度增加不超过预先设定的倍数，其中，与所述网络中的源节点不相关的路由链路是指所述路由链路的两端都不是所述源节点的链路，与所述源节点相关的路由链路是指所述路由链路的一端为所述源节点的链路。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一处理单元构造的优化目标为：
Figure FDA0003011540820000011
其中，所述优化目标的约束条件为：
d(Lr)≤d0(Lr),Lr∈Cr和d(Ls)≤wd0(Ls),Ls∈Cs；
其中，d(Li)为链路Li的长度，d0(Li)为链路Li初始化时的链路长度，NR为所述网络中路由节点的集合，Cr为所述网络中所有路由节点的路由链路的集合，Lr为Cr中的链路，Cs为所述网络中所有数据源节点的路由链路的集合，Ls为Cs中的链路，
Figure FDA0003011540820000012
为节点Ni的非路由链路中长度最小的m条链路的集合，Ln是
Figure FDA0003011540820000013
中的链路，w是控制链路Ls的长度增加的系数，w≥1。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二处理单元包括，
计算单元，其计算所有候选路由节点位置中每两个位置之间的距离；
第三处理单元，其将所述距离小于预先设定的距离阈值的候选路由节点位置进行合并，得到合并路由节点位置，并对所述距离不小于预先设定的距离阈值的候选路由节点位置进行再次优化或保持不变，得到所述网络中需要部署路由节点的路由节点位置。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第三处理单元在对所述距离不小于预先设定的距离阈值的候选路由节点位置进行再次优化时，删除每个源节点的路由路径上从所述源节点到距离所述源节点最近的合并路由节点位置之间的候选路由节点位置；在所述源节点与所述源节点的路由路径上距离所述源节点最近的合并路由节点位置之间添加路由节点位置。
6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第三处理单元在对所述距离不小于预先设定的距离阈值的候选路由节点位置进行再次优化时，构造未合并的候选路由节点位置的优化目标，所述优化目标为：增大未合并的候选路由节点位置之间的非路由链路的距离，并控制路由链路的长度增长幅度。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制路由链路的长度的增长幅度是指：
与所述网络中的源节点不相关的路由链路的长度不增加或相同，并且与所述源节点相关的路由链路的长度增加不超过预先设定的倍数，其中，与所述网络中的源节点不相关的路由链路是指所述路由链路的两端都不是所述源节点的链路，与所述源节点相关的路由链路是指所述路由链路的一端为所述源节点的链路。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第三处理单元构造的优化目标为：
Figure FDA0003011540820000021
其中，所述优化目标的约束条件为：
d(Lr)≤d0(Lr),Lr∈Cr和d(Ls)≤wd0(Ls),Ls∈Cs；
其中，d(Li)为链路Li的长度，d0(Li)为链路Li初始化时的链路长度，NR’为所述未合并的候选路由节点的集合，Cr为所述网络中所有路由节点的路由链路的集合，Lr为Cr中的链路，Cs为所述网络中所有数据源节点的路由链路的集合，Ls为Cs中的链路，Cn(Ni)为节点Ni的所有非路由链路的集合，Ln为节点Ni的非路由链路，w是控制链路Ls的长度增加的系数，w≥1。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置还包括：
初始化单元，其初始化所述网络中路由节点位置。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述初始化单元对所述网络中的每个源节点，沿着所述源节点与网关节点的连线以等间距的方式选择路由节点位置作为所述网络中的路由节点的位置，其中，所述间距为节点的最大传输距离，或者为使所述源节点到所述网关节点的传输速率最大的距离。
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