CN111770514A - 一种无线自组网主干网优化生成方法 - Google Patents

一种无线自组网主干网优化生成方法 Download PDF

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CN111770514A CN202010597901.9A CN202010597901A CN111770514A CN 111770514 A CN111770514 A CN 111770514A CN 202010597901 A CN202010597901 A CN 202010597901A CN 111770514 A CN111770514 A CN 111770514A
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Abstract

本发明公开了一种无线自组网主干网优化生成方法，步骤1、构建格局集合X，格局集合X包括集合Z、集合
Figure DDA0002558038960000011
集合
Figure DDA0002558038960000012
步骤2、从集合Z中随机选择一个子图G(Z)的非关键节点，并从集合Z中删除该非关键节点，更新格局集合X；步骤3、对格局集合X做变换调整；步骤4、若变换调整后的格局集合X中的集合
Figure DDA0002558038960000013
为空集，则记录变换调整后的格局集合X的集合Z为一个连通支配集，并回到步骤2；否则，最后一次记录的连通支配集为输出。本发明在无向图中寻找一个最小连通支配集作为无线自组网的主干网络，计算时间少，目标值更小。

Description

一种无线自组网主干网优化生成方法
技术领域
本发明属于无线通讯领域，涉及无线自组网或物联网的节点管理。具体涉及一种无线自组网主干网优化生成方法，适用于大规模部署的无线自组网，解决如何从扁平对等结构的无线网络中确定关键节点，利用关键节点构成该自组网的主干结构，从而提高网络中数据传输效率，并减少节点能耗。
背景技术
无线自组网通常由多个可移动终端组成，是一种多跳自治网络系统。无线自组结构扁平，其中各节点的地位相等，没有物理主干结构。与传统网络不同，无线自组网中的节点可以与网络中其他任意节点直接进行数据传输。因此，无线自组网相对于传统网络拥有更高的自由度。然而，当网络中部署节点较多时，网络容易出现如下问题：(1)多个节点与同一个节点进行通信时，通信信道数量不足；(2)距离较远的节点间直接进行通信会造成设备消耗大量能源，缩短电池使用寿命，或造成节点能源浪费。
为了规避这些问题，目前常用的手段为将无线自组网抽象为传统网络，再使用传统网络的通信管理方式对数据传输进行管理。具体方法如下：
(1)根据各节点位置，指定各节点仅与相邻的某些节点进行通信。
(2)同时在网络中指定一些节点为服务节点(主干网)。
(3)若需要通信的两节点不相邻，则将数据传送给某个相邻的服务节点，通过服务节点将数据转发至目的节点。
例如图1所示无线自组网，其中每个节点与自己相邻的节点相连，C、D节点为网络主干。若A节点需要与D节点通信，则可以它们可以直接进行数据传输；若A节点需要与其他节点进行通信，则必须通过D节点进行转发。例如，若A与B节点进行通信时，A首先将数据发送给D，D再将数据转发给C，最后C将数据发送给B。
使用这样的策略可以极大节约通信信道使用数量。若允许节点间任意通讯，则每个节点需要至少5个信道(信道数量等于节点个数)。按照图1的处理方式，C、D节点需要三个信道进行通信，其他节点只需要一个信道。同时，此处理方式可以解决远距离传输能耗过大的问题。若A与B的距离足够远，那么AB直接通信的能耗通常大于通过CD节点转发所需能耗的总和。
此处理方式中的难点在于如何确定网络主干。若选择的主干网节点数量过少，可能出现某些节点没有与服务节点相邻，无法与远距离的其他节点通信；若选择的主干网节点数量过多，网络可能仍然有能耗过大或信道不足的问题。为了获取适合适的主干网，通常使用图论算法求解抽象网络中的支配集或支配集变种结构作为主干网。图结构的支配集及其绝大部分变种结构的求解均为NP难问题，目前仍然没有完美的求解算法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种无线自组网主干网优化生成方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种无线自组网主干网优化生成方法，包括以下步骤：
步骤1、构建格局集合X，格局集合X包括集合Z、集合
Figure BDA0002558038940000021
集合
Figure BDA0002558038940000022
其中：
集合Z为集合V的子集，且由集合Z构成的无向图G的子图G(Z)为连通图，
集合
Figure BDA0002558038940000023
为集合V中与集合Z中某个节点相邻但不属于集合Z的节点的集合，
集合
Figure BDA0002558038940000024
为集合V中不与集合Z中任何节点相邻的节点的集合，
初始状态下，将集合Z初始设置为集合V，集合
Figure BDA0002558038940000025
和集合
Figure BDA0002558038940000026
为空集，
步骤2，从集合Z中随机选择一个子图G(Z)的非关键节点，并从集合Z中删除该非关键节点，根据删除非关键节点的集合Z，重新计算集合
Figure BDA0002558038940000028
与集合
Figure BDA0002558038940000027
更新格局集合X，
步骤3，对格局集合X做变换调整，
步骤4，若变换调整后的格局集合X中的集合
Figure BDA00025580389400000210
为空集，则记录变换调整后的格局集合X的集合Z为一个连通支配集，并回到步骤2继续执行；否则，算法结束，最后一次记录的连通支配集为算法输出。
如上所述的步骤3包括以下步骤：
步骤3.1，记已知历史最优格局集合Xb为当前格局集合X，记下降标记η的值为逻辑真，定义格局集合质量函数
Figure BDA00025580389400000211
其中wv为集合
Figure BDA00025580389400000212
的节点v的权值，初始值为1，v为集合
Figure BDA00025580389400000213
的节点，记迭代次数iter为0，初始化变换禁止标记数组tt的所有元素为0，其数组长度为集合V的大小，变换禁止标记数组tt的各个元素对应集合V的各个节点，设置定时时间并进行计时，定时时间初始值为0，
步骤3.2，若集合
Figure BDA0002558038940000031
为空集或定时时间超出时间限制，对格局集合X做变换调整结束；否则进入步骤3.3，
步骤3.3，迭代次数iter值增加1，
步骤3.4，寻找当前格局集合X的最优的变换操作<ub，vb>，其中，ub为属于集合V但不属于集合Z的节点，vb为集合Z中的一个节点，
步骤3.5，若当前η值为逻辑真且若对当前格局集合X执行最佳的变换操作<ub，vb>后将使得格局集合质量函数f(X)的值增加，则将降标记η的值置为逻辑假；
若当前η值为逻辑真且当前格局集合X执行最佳的变换操作<ub，vb>后将使得格局集合质量函数f(X)的值没有增加，则降标记η的值保持不变，
若当前下降标记η的值为逻辑假且若对当前格局集合X执行最佳的变换操作<ub，vb>后将使得格局集合质量函数f(X)的值小于格局集合质量函数f(Xb)的值，则将下降标记η的值置为逻辑真；
若当前下降标记η的值为逻辑假且对当前格局集合X执行最佳的变换操作<ub，vb>后将使得格局集合质量函数f(X)的值大于等于格局集合质量函数f(Xb)的值，则下降标记η的值保持不变，
步骤3.6，对当前格局集合X执行最佳的变换操作<ub，vb>变换操作，获得更新后的当前格局集合X，
步骤3.7，若f(X)<f(Xb)，则更新历史最优格局集合Xb为步骤3.6获得的当前格局集合X，
步骤3.8，若当前下降标记η的值为逻辑假，则对于更新后的当前格局集合X中所有集合
Figure BDA0002558038940000032
中的节点v的节点权值wv增加1，
步骤3.9，回到步骤3.2。
如上所述的步骤3.4中最优的变换操作<ub，vb>包括以下步骤：将节点ub插入到集合Z，将集合Z中的一个节点vb从集合Z中删除。
如上所述的节点ub和节点vb通过以下步骤确定：
步骤3.4.1，从集合
Figure BDA0002558038940000033
中随机选取一个与集合
Figure BDA0002558038940000034
相连接的节点p，
步骤3.4.2，记节点序列ivs包含集合
Figure BDA0002558038940000035
中与节点p相连接的所有节点，
步骤3.4.3，对节点序列ivs中每一个节点u′进行δ+计算，记节点u′进行δ+计算的值为δ+(u′)值，
步骤3.4.4，根据δ+(u′)，对节点序列ivs中所有节点进行升序排序，
步骤3.4.5，保留节点序列ivs中前κ个节点，其余节点删除，κ为一小于节点序列ivs长度的设定常数，
步骤3.4.6，令节点u*为节点序列ivs中第一个节点，将节点u*作为节点ub，记δb的初始值为无穷大，
步骤3.4.7，记节点ub进行δ+计算的值为δ+(ub)，若δ+(ub)>δb，转到步骤3.4.15；否则进入步骤3.4.8，
步骤3.4.8，将集合Z中所有节点标记为未访问，
步骤3.4.9，令节点v*为集合Z中的第一个未访问节点，
步骤3.4.10，若节点v*是子图G(Z)的一个关键节点，或集合Z中不存在除节点v*外与节点u*相连的其他节点，或iter值小于变换禁止标记数组tt中v*对应的值，则跳转至步骤3.4.13；否则，继续执行以下步骤3.4.11，
步骤3.4.11，计算
Figure BDA0002558038940000041
步骤3.4.12，记节点u*进行δ+计算的值为δ+(u*)，若
Figure BDA0002558038940000042
则令节点ub为节点u*，令节点vb为节点v*，令δb为
Figure BDA0002558038940000043
步骤3.4.13，标记集合Z中与节点v*对应的节点为已访问节点，若集合Z中还有未访问节点，则令节点v*为集合Z中的下一个未访问节点，并跳转至步骤3.4.10；否则，继续执行以下步骤3.4.14，
步骤3.4.14，若节点i*不是节点序列ivs中最后一个节点，则记节点u*为节点序列ivs中下一个节点，并跳转至步骤3.4.7；否则，继续执行以下步骤3.4.15，
步骤3.4.15，当前格局集合X的最优的变换操作为<ub，vb>。
如上所述的步骤3.4.3、3.4.7、3.4.12中的δ+计算方法包括以下步骤：
步骤3.4.3.1，记δ+(A)的初始值为0，A为节点u′、或者节点ub、或者节点u*；
步骤3.4.3.2，记由集合Z构成的无向图G中节点A的邻居节点为节点q′，遍历所有节点q′，若
Figure BDA0002558038940000044
则δ+(A)值减少wv，此处v＝q′；若
Figure BDA0002558038940000045
δ+(A)保持不变。
如上所述的步骤3.4.11中计算
Figure BDA0002558038940000051
包括以下步骤：
步骤3.4.11.1，记
Figure BDA0002558038940000052
的初始值为0，
步骤3.4.11.2，记由集合Z构成的无向图G中节点v*的邻居节点为节点q*，遍历所有节点q*，若节点v*是当前格局集合X下集合Z中唯一与节点q*相连接的节点，且节点q*不与节点u*相连接，则
Figure BDA0002558038940000053
值增加wv，此处v＝q*；否则
Figure BDA0002558038940000054
值保持不变。
如上所述的步骤3.6包括以下步骤：
步骤3.6.1，将节点ub插入集合Z，同时将节点vb从集合Z中删除，
步骤3.6.2，根据当前集合Z，重新计算集合
Figure BDA0002558038940000056
与集合
Figure BDA0002558038940000055
步骤3.6.3，更新变换禁止标记数组tt中ub对应的元素的值为iter+random[1,10]，其中random[1,10]为1到10之间的一个随机整数。本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
本发明所生成的连通支配集构成的主干网能够服务网络中的所有节点，且保证主干网的信号传输成本尽量小，能够节约网络中数据传输的总能耗。本发明在无向图中寻找一个最小连通支配集作为无线自组网的主干网络，具体给出了如何求解无向图的最小连通支配集算法。本发明所给出算法计算时间少，目标值更小。
附图说明
图1最小连通支配集的示意图；
图2为变换操作<A,I>的示意图；swap<A,I>即为变换操作<A,I>，即将节点A插入集合Z同时将节点I从集合Z中删除。其中黑色节点为集合Z中的节点，灰色节点为集合
Figure BDA0002558038940000057
中的节点，白色节点为集合
Figure BDA0002558038940000058
中的节点。
图3为从给定无向图，使用本方法求取最小连通支配集的步骤示例图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
连通支配集定义：
对于给定无向图G＝{V，E}，若集合D满足以下条件：
Figure BDA0002558038940000059
由集合D生成的无向图G的子图G(D)为连通图；
集合V中的任意节点必然属于集合D或与集合D中的某个节点相连。
则称集合D为无向图G的一个连通支配集。
一种无线自组网主干网优化生成方法，包括以下步骤：
本方法旨在从给定无向图G寻找节点数目最少的连通支配集。
步骤1，构建格局集合X。格局集合X包括集合Z、集合
Figure BDA0002558038940000061
集合
Figure BDA0002558038940000062
其中：
集合Z为集合V的子集，且由集合Z构成的无向图G的子图G(Z)为连通图。
集合
Figure BDA0002558038940000063
为集合V中与集合Z中某个节点相邻但不属于集合Z的节点的集合。
集合
Figure BDA0002558038940000064
为集合V中不与集合Z中任何节点相邻的节点的集合。
初始状态下，将集合Z初始设置为集合V，集合
Figure BDA0002558038940000065
和集合
Figure BDA0002558038940000066
为空集。
步骤2，从集合Z中随机选择一个子图G(Z)的非关键节点，并从集合Z中删除该非关键节点。根据删除非关键节点的集合Z，重新计算集合
Figure BDA0002558038940000067
与集合
Figure BDA0002558038940000068
更新格局集合X。
步骤3，对格局集合X做变换调整。
步骤4，若变换调整后的格局集合X中的集合
Figure BDA0002558038940000069
为空集，则记录变换调整后的格局集合X的集合Z为一个连通支配集，并回到步骤2继续执行；否则，算法结束，最后一次记录的连通支配集为算法输出。
步骤3对格局集合X做变换调整包含以下步骤：
步骤3.1，记已知历史最优格局集合Xb为当前格局集合X，记下降标记η的值为逻辑真。定义格局集合质量函数
Figure BDA00025580389400000610
其中wv为集合
Figure BDA00025580389400000611
的节点v的权值，初始值为1，v为集合
Figure BDA00025580389400000612
的节点。记迭代次数iter为0。初始化变换禁止标记数组tt的所有元素为0，其数组长度为集合V的大小，变换禁止标记数组tt的各个元素对应集合V的各个节点，设置定时时间并进行计时，定时时间初始值为0。
步骤3.2，若集合
Figure BDA00025580389400000613
为空集或定时时间超出时间限制，对格局集合X做变换调整结束；否则继续以下步骤3.3。
步骤3.3，迭代次数iter值增加1。
步骤3.4，寻找当前格局集合X的最优的变换操作<ub，vb>。
步骤3.5，若当前η值为逻辑真且若对当前格局集合X执行最佳的变换操作<ub，vb>后将使得格局集合质量函数f(X)的值增加，则将降标记η的值置为逻辑假；
若当前η值为逻辑真且当前格局集合X执行最佳的变换操作<ub，vb>后将使得格局集合质量函数f(X)的值没有增加，则降标记η的值保持不变。
若当前下降标记η的值为逻辑假且若对当前格局集合X执行最佳的变换操作<ub，vb>后将使得格局集合质量函数f(X)的值小于格局集合质量函数f(Xb)的值，则将下降标记η的值置为逻辑真；
若当前下降标记η的值为逻辑假且对当前格局集合X执行最佳的变换操作<ub，vb>后将使得格局集合质量函数f(X)的值大于等于格局集合质量函数f(Xb)的值，则下降标记η的值保持不变。
步骤3.6，对当前格局集合X执行最佳的变换操作<ub，vb>变换操作，获得更新后的当前格局集合X。
步骤3.7，若f(X)<f(Xb)，则更新历史最优格局集合Xb为步骤3.6获得的当前格局集合X。
步骤3.8，若当前下降标记η的值为逻辑假，则对于更新后的当前格局集合X中所有集合
Figure BDA0002558038940000071
中的节点v的节点权值wv增加1。
步骤3.9，回到步骤3.2。
说明：
对当前格局集合X执行变换操作<ub，vb>包括以下步骤：将属于集合V但不属于集合Z的节点ub插入到集合Z，同时将集合Z中的一个节点vb从集合Z中删除的操作。
步骤3.4中寻找当前格局集合X的最优的变换操作<ub，vb>包括以下步骤：
本步骤目的在于寻找能够使得格局集合质量函数f(X)减少最多的最优的变换操作<ub，vb>。注意，步骤3.4不对当前格局集合X做修改。
步骤3.4.1，从集合
Figure BDA0002558038940000074
中随机选取一个与集合
Figure BDA0002558038940000072
相连接的节点p。
步骤3.4.2，记节点序列ivs包含集合
Figure BDA0002558038940000073
中与节点p相连接的所有节点。
步骤3.4.3，对节点序列ivs中每一个节点u′进行δ+计算，记节点u′进行δ+计算的值为δ+(u′)值。
步骤3.4.4，根据δ+(u′)，对节点序列ivs中所有节点进行升序排序。
步骤3.4.5，保留节点序列ivs中前k个节点，其余节点删除。k为一小于节点序列ivs长度的设定常数。
步骤3.4.6，令节点u*为节点序列ivs中第一个节点。将节点u*作为节点ub。记δb的初始值为无穷大。
步骤3.4.7，记节点ub进行δ+计算的值为δ+(ub)，若δ+(ub)>δb，转到步骤3.4.15；否则进入步骤3.4.8。
步骤3.4.8，将集合Z中所有节点标记为未访问。
步骤3.4.9，令节点v*为集合Z中的第一个未访问节点。
步骤3.4.10，若节点v*是子图G(Z)的一个关键节点，或集合Z中不存在除节点v*外与节点u*相连的其他节点，或iter值小于变换禁止标记数组tt中v*对应的值，则跳转至步骤3.4.13；否则，继续执行以下步骤3.4.11。
步骤3.4.11，计算
Figure BDA0002558038940000081
步骤3.4.12，记节点u*进行δ+计算的值为δ+(u*)，若
Figure BDA0002558038940000082
则令节点ub为节点u*，令节点vb为节点v*，令δb为
Figure BDA0002558038940000083
步骤3.4.13，标记集合Z中与节点v*对应的节点为已访问节点。若集合Z中还有未访问节点，则令节点v*为集合Z中的下一个未访问节点，并跳转至步骤3.4.10；否则，继续执行以下步骤3.4.14。
步骤3.4.14，若节点u*不是节点序列ivs中最后一个节点，则记节点u*为节点序列ivs中下一个节点，并跳转至步骤3.4.7；否则，继续执行以下步骤3.4.15。
步骤3.4.15，算法结束，当前格局集合X的最优的变换操作为<ub，vb>。
步骤3.4.3、3.4.7、3.4.12中的δ+计算方法包括以下步骤：
步骤3.4.3.1，记δ+(A)的初始值为0，A为节点u′、或者节点ub、或者节点u*；
步骤3.4.3.2，记由集合Z构成的无向图G中节点A的邻居节点为节点q′。遍历所有节点q′，若
Figure BDA0002558038940000084
则δ+(A)值减少wv，此处v＝q′；若
Figure BDA0002558038940000085
δ+(A)保持不变。
步骤3.4.3.3，遍历完所有节点q′所得δ+(A)值即为所求。
步骤3.4.11中计算
Figure BDA0002558038940000086
包括以下步骤：
步骤3.4.11.1，记
Figure BDA0002558038940000087
的初始值为0。
步骤3.4.11.2，记由集合Z构成的无向图G中节点v*的邻居节点为节点q*。遍历所有节点q*，若节点v*是当前格局集合X下集合Z中唯一与节点q*相连接的节点，且节点q*不与节点u*相连接，则
Figure BDA0002558038940000092
值增加wv，此处v＝q*；否则
Figure BDA0002558038940000093
值保持不变。
步骤3.4.11.3，当前
Figure BDA0002558038940000094
值即为所求。
步骤3.6中对当前格局集合X执行最佳的变换操作<ub，vb>，获得更新后的当前格局集合X包含以下步骤：
步骤3.6.1，将节点ub插入集合Z，同时将节点vb从集合Z中删除。
步骤3.6.2，根据当前集合Z，重新计算集合
Figure BDA0002558038940000096
与集合
Figure BDA0002558038940000095
步骤3.6.3，更新变换禁止标记数组tt中ub对应的值为iter+random[1,10]，其中random[1,10]为1到10之间的一个随机整数。
图3为从给定无向图，使用本方法求取最小连通支配集的步骤示例图，其中黑色节点为集合Z中的节点，灰色节点为集合
Figure BDA0002558038940000097
中的节点，白色节点为集合
Figure BDA0002558038940000098
中的节点。
表1为本方法计算结果与对比算法计算结果的比对表。其中每个方法对同一算例(算例名称与对比算法的引用文献中算例名称一致，且相同算例名称的算例相同)计算十次，记录连通支配集的节点个数的最小值、平均值以及获得连通支配集的平均时间。若方法对某算例不能每次计算均获得同等最优值，则不记录其平均时间。对比算法为RSN-TS(引用文献：X.～Wu,Z.～Lü,P.～Galinier,Restricted swap-based neighborhood search fortheminimum connected dominating set problem,Networks 69～(2)(2017)222--236.)与ACO-RVNS(引用文献：S.～Bouamama,C.～Blum,J.-G.Fages,An algorithm based onant colonyoptimization for the minimum connected dominating set problem,Applied SoftComputing 80(2019)672--686.)。
表1本方法计算结果与对比算法计算结果的比对表
Figure BDA0002558038940000091
Figure BDA0002558038940000101
Figure BDA0002558038940000111
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种无线自组网主干网优化生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、构建格局集合X，格局集合X包括集合Z、集合
Figure FDA0002558038930000011
集合
Figure FDA0002558038930000012
其中：
集合Z为集合V的子集，且由集合Z构成的无向图G的子图G(Z)为连通图，
集合
Figure FDA0002558038930000013
为集合V中与集合Z中某个节点相邻但不属于集合Z的节点的集合，
集合
Figure FDA0002558038930000014
为集合V中不与集合Z中任何节点相邻的节点的集合，
初始状态下，将集合Z初始设置为集合V，集合
Figure FDA0002558038930000015
和集合
Figure FDA0002558038930000016
为空集，
步骤2，从集合Z中随机选择一个子图G(Z)的非关键节点，并从集合Z中删除该非关键节点，根据删除非关键节点的集合Z，重新计算集合
Figure FDA0002558038930000017
与集合
Figure FDA0002558038930000018
更新格局集合X，
步骤3，对格局集合X做变换调整，
步骤4，若变换调整后的格局集合X中的集合
Figure FDA0002558038930000019
为空集，则记录变换调整后的格局集合X的集合Z为一个连通支配集，并回到步骤2继续执行；否则，算法结束，最后一次记录的连通支配集为算法输出。
2.根据权利要求1所述的一种无线自组网主干网优化生成方法，其特征在于，所述的步骤3包括以下步骤：
步骤3.1，记已知历史最优格局集合Xb为当前格局集合X，记下降标记η的值为逻辑真，定义格局集合质量函数
Figure FDA00025580389300000110
其中wv为集合
Figure FDA00025580389300000111
的节点v的权值，初始值为1，v为集合
Figure FDA00025580389300000112
的节点，记迭代次数iter为0，初始化变换禁止标记数组tt的所有元素为0，其数组长度为集合V的大小，变换禁止标记数组tt的各个元素对应集合V的各个节点，设置定时时间并进行计时，定时时间初始值为0，
步骤3.2，若集合
Figure FDA00025580389300000113
为空集或定时时间超出时间限制，对格局集合X做变换调整结束；否则进入步骤3.3，
步骤3.3，迭代次数iter值增加1，
步骤3.4，寻找当前格局集合X的最优的变换操作＜ub，vb＞，其中，ub为属于集合V但不属于集合Z的节点，vb为集合Z中的一个节点，
步骤3.5，若当前η值为逻辑真且若对当前格局集合X执行最佳的变换操作＜ub，vb＞后将使得格局集合质量函数f(X)的值增加，则将降标记η的值置为逻辑假；
若当前η值为逻辑真且当前格局集合X执行最佳的变换操作＜ub，vb＞后将使得格局集合质量函数f(X)的值没有增加，则降标记η的值保持不变，
若当前下降标记η的值为逻辑假且若对当前格局集合X执行最佳的变换操作＜ub，vb＞后将使得格局集合质量函数f(X)的值小于格局集合质量函数f(Xb)的值，则将下降标记η的值置为逻辑真；
若当前下降标记η的值为逻辑假且对当前格局集合X执行最佳的变换操作＜ub，vb＞后将使得格局集合质量函数f(X)的值大于等于格局集合质量函数f(Xb)的值，则下降标记η的值保持不变，
步骤3.6，对当前格局集合X执行最佳的变换操作＜ub，vb＞变换操作，获得更新后的当前格局集合X，
步骤3.7，若f(X)＜f(Xb)，则更新历史最优格局集合Xb为步骤3.6获得的当前格局集合X，
步骤3.8，若当前下降标记η的值为逻辑假，则对于更新后的当前格局集合X中所有集合
Figure FDA0002558038930000021
中的节点v的节点权值wv增加1，
步骤3.9，回到步骤3.2。
3.根据权利要求1所述的一种无线自组网主干网优化生成方法，其特征在于，所述的步骤3.4中最优的变换操作＜ub，vb＞包括以下步骤：将节点ub插入到集合Z，将集合Z中的一个节点vb从集合Z中删除。
4.根据权利要求1所述的一种无线自组网主干网优化生成方法，其特征在于，所述的节点ub和节点vb通过以下步骤确定：
步骤3.4.1，从集合
Figure FDA0002558038930000022
中随机选取一个与集合
Figure FDA0002558038930000023
相连接的节点p，
步骤3.4.2，记节点序列ivs包含集合
Figure FDA0002558038930000024
中与节点p相连接的所有节点，
步骤3.4.3，对节点序列ivs中每一个节点y′进行δ+计算，记节点u′进行δ+计算的值为δ+(u′)值，
步骤3.4.4，根据δ+(u′)，对节点序列ivs中所有节点进行升序排序，
步骤3.4.5，保留节点序列ivs中前κ个节点，其余节点删除，κ为一小于节点序列ivs长度的设定常数，
步骤3.4.6，令节点u*为节点序列ivs中第一个节点，将节点u*作为节点ub，记δb的初始值为无穷大，
步骤3.4.7，记节点ub进行δ+计算的值为δ+(ub)，若δ+(ub)＞δb，转到步骤3.4.15；否则进入步骤3.4.8，
步骤3.4.8，将集合Z中所有节点标记为未访问，
步骤3.4.9，令节点v*为集合Z中的第一个未访问节点，
步骤3.4.10，若节点v*是子图G(Z)的一个关键节点，或集合Z中不存在除节点v*外与节点u*相连的其他节点，或iter值小于变换禁止标记数组tt中v*对应的值，则跳转至步骤3.4.13；否则，继续执行以下步骤3.4.11，
步骤3.4.11，计算
Figure FDA0002558038930000031
步骤3.4.12，记节点u*进行δ+计算的值为δ+(u*)，若
Figure FDA0002558038930000032
则令节点ub为节点u*，令节点vb为节点v*，令δb为
Figure FDA0002558038930000033
步骤3.4.13，标记集合Z中与节点v*对应的节点为已访问节点，若集合Z中还有未访问节点，则令节点v*为集合Z中的下一个未访问节点，并跳转至步骤3.4.10；否则，继续执行以下步骤3.4.14，
步骤3.4.14，若节点u*不是节点序列ivs中最后一个节点，则记节点u*为节点序列ivs中下一个节点，并跳转至步骤3.4.7；否则，继续执行以下步骤3.4.15，
步骤3.4.15，当前格局集合X的最优的变换操作为＜ub，vb＞。
5.根据权利要求4所述的一种无线自组网主干网优化生成方法，其特征在于，所述的步骤3.4.3、3.4.7、3.4.12中的δ+计算方法包括以下步骤：
步骤3.4.3.1，记δ+(A)的初始值为0，A为节点u′、或者节点ub、或者节点u*；
步骤3.4.3.2，记由集合Z构成的无向图G中节点A的邻居节点为节点q′，遍历所有节点q′，若
Figure FDA0002558038930000034
则δ+(A)值减少wv，此处v＝q′；若
Figure FDA0002558038930000035
保持不变。
6.根据权利要求5所述的一种无线自组网主干网优化生成方法，其特征在于，所述的步骤3.4.11中计算
Figure FDA0002558038930000036
包括以下步骤：
步骤3.4.11.1，记
Figure FDA0002558038930000037
的初始值为0，
步骤3.4.11.2，记由集合Z构成的无向图G中节点v*的邻居节点为节点q*，遍历所有节点q*，若节点v*是当前格局集合X下集合Z中唯一与节点q*相连接的节点，且节点q*不与节点u*相连接，则
Figure FDA0002558038930000038
值增加wv，此处v＝q*；否则
Figure FDA0002558038930000039
值保持不变。
7.根据权利要求6所述的一种无线自组网主干网优化生成方法，其特征在于，所述的步骤3.6包括以下步骤：
步骤3.6.1，将节点ub插入集合Z，同时将节点vb从集合Z中删除，
步骤3.6.2，根据当前集合Z，重新计算集合
Figure FDA0002558038930000041
与集合
Figure FDA0002558038930000042
步骤3.6.3，更新变换禁止标记数组tt中ub对应的元素的值为iter+random[1,10]，其中random[1,10]为1到10之间的一个随机整数。
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