本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，尤其涉及一種調(diào)度方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：隨著4G技術(shù)的日漸成熟和5G時(shí)代的到來(lái)，無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)得到許多研究者的重點(diǎn)關(guān)注和研究，尤其是網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡的問(wèn)題早已成為無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)研究的熱點(diǎn)。無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)是一種節(jié)點(diǎn)以動(dòng)態(tài)、自組的方式互連形成的網(wǎng)絡(luò)，被廣泛應(yīng)用于軍事、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域。節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性、拓?fù)涞淖兓缘忍匦允沟脗鹘y(tǒng)路由算法無(wú)法直接應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)。因此，如何在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間找到有效的路由成為研究的難點(diǎn)。傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)路由算法基于最短路思想，會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的負(fù)載分布不均。而負(fù)載不均衡會(huì)造成端到端時(shí)延增大、傳輸比下降、網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間下降等嚴(yán)重的后果。因此，對(duì)負(fù)載均衡路由算法的研究具有重要的意義。根據(jù)路由的建立方式，無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)路由協(xié)議可以分為表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議和按需路由協(xié)議。表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議實(shí)時(shí)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)中的路由信息，按需路由協(xié)議只在節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送分組時(shí)建立路由。由于表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議需要維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)路由信息，因此需要不斷在網(wǎng)絡(luò)中廣播更新消息，消耗大量的帶寬和能量資源。在無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)中，節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性等因素使得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓l繁，使得廣播的更新更頻繁，對(duì)帶寬和能量的消耗也更為嚴(yán)重。實(shí)際上，許多變化的路徑上并沒(méi)有需要發(fā)送的分組，對(duì)這些路徑變化的維護(hù)很多時(shí)候是沒(méi)有必要的。在無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)中，帶寬和能量都是非常稀缺的資源。與有線(xiàn)通信相比，無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)膸捿^低。而且，由于節(jié)點(diǎn)通常采用分布式的方式競(jìng)爭(zhēng)對(duì)信道的使用，每個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)際使用的帶寬要遠(yuǎn)小于物理層能夠支持的最大傳輸速率。節(jié)點(diǎn)一般依靠電池供電，并且在很多應(yīng)用中無(wú)法及時(shí)對(duì)電池進(jìn)行更換，網(wǎng)絡(luò)的性能受到能量的限制。這些都給表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議的應(yīng)用帶來(lái)了很大的限制。按需路由協(xié)議克服了這個(gè)問(wèn)題。按需路由協(xié)議不需要在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上維護(hù)實(shí)時(shí)的路由信息，只在源節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)建立路由。一般來(lái)說(shuō)，按需路由協(xié)議比表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議具有更好的性能。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的之一是提供一種面向無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度方法，該方法可用于無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度，并且可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡，增大網(wǎng)絡(luò)生命周期。根據(jù)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出了一種面向無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度方法，其用于規(guī)劃任一發(fā)送節(jié)點(diǎn)到任一接收節(jié)點(diǎn)的路由，所述調(diào)度方法包括以下步驟：(1)基于節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系獲取節(jié)點(diǎn)分層關(guān)系；(2)基于所述節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系和所述節(jié)點(diǎn)分層關(guān)系規(guī)劃所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)到所述接收節(jié)點(diǎn)的路由。本發(fā)明所述的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度方法，其通過(guò)節(jié)點(diǎn)分層并規(guī)劃任一發(fā)送節(jié)點(diǎn)到任一接收節(jié)點(diǎn)的路由，從而可用于無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度，并且可以基于節(jié)點(diǎn)負(fù)載選擇路由，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡，增大網(wǎng)絡(luò)生命周期。所述節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系是指兩兩節(jié)點(diǎn)的通信距離較近的關(guān)系。所述節(jié)點(diǎn)分層關(guān)系是指以發(fā)送節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)展開(kāi)的分層結(jié)構(gòu)。對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分層可以避免路由回路，減少路由的節(jié)點(diǎn)跳數(shù)。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度方法中，所述步驟(1)之前還包括以下步驟：(0)判斷是否已獲取節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系，是則進(jìn)行步驟(1)，否則先獲取節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系，再進(jìn)行步驟(1)。上述方案是為了滿(mǎn)足：當(dāng)還未獲取節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系時(shí)，應(yīng)當(dāng)先獲取節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系。更進(jìn)一步地，上述節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度方法中，所述節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系的獲取方法為：根據(jù)節(jié)點(diǎn)的空間坐標(biāo)計(jì)算所有節(jié)點(diǎn)中兩兩節(jié)點(diǎn)的通信距離，定義所述通信距離不大于一閾值L的兩兩節(jié)點(diǎn)之間具有節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系。上述方案中，為了獲得較好的效果，可以對(duì)所述閾值L進(jìn)行調(diào)整。通常，通過(guò)建立節(jié)點(diǎn)鄰居路由表使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)都擁有其它節(jié)點(diǎn)的鄰居路由信息，該鄰居路由信息即包含了所述節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述或上述任一節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度方法中，所述步驟(1)具體包括以下步驟：定義所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)屬于第1層節(jié)點(diǎn)集合，定義與第k-1層節(jié)點(diǎn)集合中的節(jié)點(diǎn)的至少其中之一具有節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系的節(jié)點(diǎn)屬于第k層節(jié)點(diǎn)集合，且各層節(jié)點(diǎn)集合之間無(wú)交集，k依次取2,3,…，直到定義出體現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)分層關(guān)系的各節(jié)點(diǎn)集合。上述方案中，k依次取2,3,…，從而以發(fā)送節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)依次展開(kāi)分層結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述或上述任一節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度方法中，所述步驟(2)具體包括以下步驟：(2a)設(shè)所述接收節(jié)點(diǎn)屬于第k層節(jié)點(diǎn)集合，定義所述接收節(jié)點(diǎn)屬于第k層可行域子集合，定義與第p+1層可行域子集合中的節(jié)點(diǎn)具有節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系的第p層節(jié)點(diǎn)集合中的節(jié)點(diǎn)屬于第p層可行域子集合，p依次取k-1,k-2,…，1，從而定義出所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)到所述接收節(jié)點(diǎn)的路由的所有可行域子集合，該所有可行域子集合的并集為所述路由的可行域集合。上述方案中，通過(guò)啟發(fā)式的方式求解通信路由可行域集合，即從接收節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，通過(guò)p依次取k-1,k-2,…，1，逆向搜索依次查找通信路由可行域子集合，最后得到整個(gè)可行域集合。更進(jìn)一步地，上述節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度方法中，所述步驟(2)具體還包括以下步驟：(2b)將所述可行域集合中的節(jié)點(diǎn)基于節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系通信連接，從而形成有效路由集合，所述通信連接的發(fā)送方向由第p層可行域子集合指向第p+1層可行域子集合，p依次取1,…,k-2,k-1。上述方案描述了如何基于可行域集合得到有效路由集合，所述有效路由集合在可行域集合的基礎(chǔ)上考慮了節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系。更進(jìn)一步地，上述節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度方法中，所述步驟(2)具體還包括以下步驟：(2c)找到所述有效路由集合的每條路由中負(fù)載最小的節(jié)點(diǎn)，在該負(fù)載最小的節(jié)點(diǎn)中找到負(fù)載最大的節(jié)點(diǎn)，并選擇該負(fù)載最大的節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的路由作為所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)到所述接收節(jié)點(diǎn)的路由。上述方案描述了如何基于木桶理論尋找最優(yōu)路由。眾所周知，木桶理論指一只水桶能裝多少水取決于它最短的那塊木板。對(duì)于通信路由也是一樣的，一條路由路徑的負(fù)載量取決于路徑中負(fù)載量最小的節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明的另一目的是提供一種面向無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用于無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度，并且可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡，增大網(wǎng)絡(luò)生命周期。根據(jù)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出了一種面向無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度系統(tǒng)，其用于規(guī)劃任一發(fā)送節(jié)點(diǎn)到任一接收節(jié)點(diǎn)的路由，所述調(diào)度系統(tǒng)包括節(jié)點(diǎn)分層模塊和路由規(guī)劃模塊，其中：所述節(jié)點(diǎn)分層模塊被配置為執(zhí)行步驟(1)基于節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系獲取節(jié)點(diǎn)分層關(guān)系；所述路由規(guī)劃模塊被配置為執(zhí)行步驟(2)基于所述節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系和所述節(jié)點(diǎn)分層關(guān)系規(guī)劃所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)到所述接收節(jié)點(diǎn)的路由。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度系統(tǒng)中，所述調(diào)度系統(tǒng)還包括初始化模塊，所述初始化模塊被配置為在所述節(jié)點(diǎn)分層模塊執(zhí)行所述步驟(1)之前執(zhí)行以下步驟：(0)判斷是否已獲取節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系，是則進(jìn)行步驟(1)，否則先獲取節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系，再進(jìn)行步驟(1)。更進(jìn)一步地，上述節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度系統(tǒng)中，所述初始化模塊還被配置為按照以下方法獲取所述節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系：根據(jù)節(jié)點(diǎn)的空間坐標(biāo)計(jì)算所有節(jié)點(diǎn)中兩兩節(jié)點(diǎn)的通信距離，定義所述通信距離不大于一閾值L的兩兩節(jié)點(diǎn)之間具有節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述或上述任一節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度系統(tǒng)中，所述節(jié)點(diǎn)分層模塊還被配置為其執(zhí)行的所述步驟(1)具體包括以下步驟：定義所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)屬于第1層節(jié)點(diǎn)集合，定義與第k-1層節(jié)點(diǎn)集合中的節(jié)點(diǎn)的至少其中之一具有節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系的節(jié)點(diǎn)屬于第k層節(jié)點(diǎn)集合，且各層節(jié)點(diǎn)集合之間無(wú)交集，k依次取2,3,…，直到定義出體現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)分層關(guān)系的各節(jié)點(diǎn)集合。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述或上述任一節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度系統(tǒng)中，所述路由規(guī)劃模塊還被配置為其執(zhí)行的所述步驟(2)具體包括以下步驟：(2a)設(shè)所述接收節(jié)點(diǎn)屬于第k層節(jié)點(diǎn)集合，定義所述接收節(jié)點(diǎn)屬于第k層可行域子集合，定義與第p+1層可行域子集合中的節(jié)點(diǎn)具有節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系的第p層節(jié)點(diǎn)集合中的節(jié)點(diǎn)屬于第p層可行域子集合，p依次取k-1,k-2,…，1，從而定義出所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)到所述接收節(jié)點(diǎn)的路由的所有可行域子集合，該所有可行域子集合的并集為所述路由的可行域集合。更進(jìn)一步地，上述節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度系統(tǒng)中，所述路由規(guī)劃模塊還被配置為其執(zhí)行的所述步驟(2)具體還包括以下步驟：(2b)將所述可行域集合中的節(jié)點(diǎn)基于節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系通信連接，從而形成有效路由集合，所述通信連接的發(fā)送方向由第p層可行域子集合指向第p+1層可行域子集合，p依次取1,…,k-2,k-1。更進(jìn)一步地，上述節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度系統(tǒng)中，所述路由規(guī)劃模塊還被配置為其執(zhí)行的所述步驟(2)具體還包括以下步驟：(2c)找到所述有效路由集合的每條路由中負(fù)載最小的節(jié)點(diǎn)，在該負(fù)載最小的節(jié)點(diǎn)中找到負(fù)載最大的節(jié)點(diǎn)，并選擇該負(fù)載最大的節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的路由作為所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)到所述接收節(jié)點(diǎn)的路由。本發(fā)明所述的面向無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度方法和系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：(1)可用于無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度，通過(guò)避免網(wǎng)絡(luò)的局部熱點(diǎn)方式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡，增大網(wǎng)絡(luò)生命周期，可以避免路由回路，減少路由的節(jié)點(diǎn)跳數(shù)。(2)相比傳統(tǒng)的線(xiàn)性與非線(xiàn)性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等方法，本發(fā)明利用現(xiàn)代優(yōu)化方法的啟發(fā)式算法，對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信路由路徑進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，本方法對(duì)大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)更適用，能取得更好的性能，并降低計(jì)算復(fù)雜度，更具實(shí)用性。(3)對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的部署沒(méi)有特定要求，魯棒性強(qiáng)。(4)針對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信對(duì)應(yīng)的性能指標(biāo)進(jìn)行分析，與網(wǎng)絡(luò)的最短路徑方法、網(wǎng)絡(luò)的最小生成樹(shù)算法、低功耗自適應(yīng)簇分層協(xié)議(LEACH)和固定簇半徑的分簇協(xié)議(HEED)相比較，本發(fā)明在提高網(wǎng)絡(luò)生命周期方面效果尤為顯著，可以避免網(wǎng)絡(luò)中因?yàn)楣?jié)點(diǎn)負(fù)載過(guò)大而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)“死亡”，繼而避免無(wú)線(xiàn)自網(wǎng)的連通性受到破壞。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明所述的面向無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度系統(tǒng)在一種實(shí)施方式下的模塊結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明所述的面向無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度方法在一種實(shí)施方式下的流程圖。圖3為本發(fā)明所述的面向無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度方法在一種實(shí)施方式下得到的節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系圖。圖4為本發(fā)明所述的面向無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度方法在一種實(shí)施方式下得到的網(wǎng)絡(luò)分層模型圖。圖5為本發(fā)明所述的面向無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度方法在一種實(shí)施方式下得到的可行域集合和有效路由集合圖。圖6為本發(fā)明所述的面向無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度方法在一種實(shí)施方式下得到的最優(yōu)路由圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的面向無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度方法和系統(tǒng)做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例系統(tǒng)可以為軟件模塊，也可以以可編程芯片等硬件方式實(shí)施。下面構(gòu)建一個(gè)由編號(hào)1-28的28個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)被大致均勻地部署在邊長(zhǎng)10km的正方形區(qū)域內(nèi)，通過(guò)MATLAB軟件進(jìn)行仿真模擬計(jì)算，以進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。圖1顯示了本發(fā)明所述的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度系統(tǒng)在一種實(shí)施方式下的模塊結(jié)構(gòu)。圖2顯示了本發(fā)明所述的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度方法在一種實(shí)施方式下的流程。圖3-圖6分別顯示了本發(fā)明所述的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度方法在一種實(shí)施方式下得到的節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系、網(wǎng)絡(luò)分層模型、可行域集合和有效路由集合以及最優(yōu)路由。如圖1所示，該實(shí)施方式下的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度系統(tǒng)包括依次連接的初始化模塊1、節(jié)點(diǎn)分層模塊2以及路由規(guī)劃模塊3。其中各模塊被配置為具有實(shí)現(xiàn)以下相應(yīng)流程的功能。如圖2所示，結(jié)合參考圖1，該實(shí)施方式下的節(jié)點(diǎn)分層路由調(diào)度方法通過(guò)上述系統(tǒng)中相應(yīng)的模塊實(shí)現(xiàn)，其流程包括：步驟110：通過(guò)初始化模塊1判斷是否已獲取節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系(本實(shí)施例中體現(xiàn)為節(jié)點(diǎn)鄰居路由表)，是則進(jìn)行步驟120，否則先獲取節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系，再進(jìn)行步驟120。其中，初始化模塊1按照以下方法獲取節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系：根據(jù)節(jié)點(diǎn)的空間坐標(biāo)計(jì)算所有節(jié)點(diǎn)中兩兩節(jié)點(diǎn)的通信距離，定義通信距離不大于一閾值L的兩兩節(jié)點(diǎn)之間具有節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系。本實(shí)施例在該步驟中，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)被部署的坐標(biāo)，計(jì)算任何兩節(jié)點(diǎn)的通信距離，規(guī)定相鄰節(jié)點(diǎn)的距離不大于4km為鄰居節(jié)點(diǎn)的有效通信距離L。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)送Hello廣播報(bào)文，在有效距離L內(nèi)的節(jié)點(diǎn)收到廣播報(bào)文后會(huì)回復(fù)確認(rèn)報(bào)文，當(dāng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)收到確認(rèn)報(bào)文后添加該報(bào)文的傳輸路徑為鄰居路由表項(xiàng)，網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)會(huì)通過(guò)該方法建立鄰居路由表。其中，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的鄰居關(guān)系可以表示為矩陣M(G)，報(bào)文格式如表1所示，鄰居路由表的表項(xiàng)格式如表2所示。表1表2表2的幾個(gè)域(或字段)的具體意義如下：(1)Destination(4byte)：目的節(jié)點(diǎn)的IP地址；(2)Gateway(4byte)：鄰居路由表項(xiàng)的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)；(3)Interface(4byte)：發(fā)送節(jié)點(diǎn)的接口IP地址；(4)Flag(1byte)：路由標(biāo)識(shí)，表示當(dāng)前的路由狀態(tài)，“1”表示路由有效，“0”表示路由無(wú)效；(5)Reserved(2byte)：保留字段，接收端忽略此字段。本實(shí)施例中，在存在28個(gè)節(jié)點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)中，經(jīng)過(guò)建立節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系后如圖3所示。式中，若節(jié)點(diǎn)vi和節(jié)點(diǎn)vj存在鄰居關(guān)系，那么aij＝1；否則aij＝0。步驟120：通過(guò)節(jié)點(diǎn)分層模塊2基于節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系獲取節(jié)點(diǎn)分層關(guān)系。具體包括步驟：定義發(fā)送節(jié)點(diǎn)屬于第1層節(jié)點(diǎn)集合，定義與第k-1層節(jié)點(diǎn)集合中的節(jié)點(diǎn)的至少其中之一具有節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系的節(jié)點(diǎn)屬于第k層節(jié)點(diǎn)集合，且各層節(jié)點(diǎn)集合之間無(wú)交集，k依次取2,3,…，直到定義出體現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)分層關(guān)系的各節(jié)點(diǎn)集合。本實(shí)施例在該步驟中，以網(wǎng)絡(luò)分層模型表示體現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)分層關(guān)系的各節(jié)點(diǎn)集合。網(wǎng)絡(luò)分層模型是以路由任務(wù)的發(fā)送節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)鄰接路由表對(duì)應(yīng)的鄰接矩陣M(G)，將所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分層處理。假設(shè)路由任務(wù)發(fā)送節(jié)點(diǎn)為vm，那么，第一層節(jié)點(diǎn)集合V1，則第二層節(jié)點(diǎn)集合V2＝N(v1)，第三層節(jié)點(diǎn)集合V3是V2中集合元素的鄰居集合的并集，依次執(zhí)行下去直到網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)被劃分到特定的層集合中。最后，經(jīng)過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分層后建立網(wǎng)絡(luò)分層模型樹(shù)。假設(shè)無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)可以被分為N層，則劃分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)vj的規(guī)則：式中，k∈{2,3,…,N}，and表示條件與，others表示其它條件。本實(shí)施例中，以6號(hào)節(jié)點(diǎn)為發(fā)送節(jié)點(diǎn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分層，分層結(jié)果如表3和圖4所示。表3步驟130：通過(guò)路由規(guī)劃模塊3基于節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系和節(jié)點(diǎn)分層關(guān)系規(guī)劃發(fā)送節(jié)點(diǎn)到接收節(jié)點(diǎn)的路由。具體包括步驟：步驟130a：設(shè)接收節(jié)點(diǎn)屬于第k層節(jié)點(diǎn)集合，定義接收節(jié)點(diǎn)屬于第k層可行域子集合，定義與第p+1層可行域子集合中的節(jié)點(diǎn)具有節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系的第p層節(jié)點(diǎn)集合中的節(jié)點(diǎn)屬于第p層可行域子集合，p依次取k-1,k-2,…，1，從而定義出發(fā)送節(jié)點(diǎn)到接收節(jié)點(diǎn)的路由的所有可行域子集合，該所有可行域子集合的并集為路由的可行域集合。步驟130b：將可行域集合中的節(jié)點(diǎn)基于節(jié)點(diǎn)鄰居關(guān)系通信連接，從而形成有效路由集合，通信連接的發(fā)送方向由第p層可行域子集合指向第p+1層可行域子集合，p依次取1,…,k-2,k-1。本實(shí)施例在該步驟中，以網(wǎng)絡(luò)分層模型樹(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合路由任務(wù)的發(fā)送節(jié)點(diǎn)vm和接收節(jié)點(diǎn)vn，以逆向搜索方式查找vm到vn的有效路徑ri＝<vm,…,vk,…,vn>，并構(gòu)成路由可行域集合網(wǎng)絡(luò)分層模型中的節(jié)點(diǎn)被分為N層，發(fā)送節(jié)點(diǎn)vm為第一層，即V1＝{vm}；假設(shè)接收節(jié)點(diǎn)vn是第k層集合Vk的元素。路由的搜索方式具體為：1)根據(jù)鄰居路由表和網(wǎng)絡(luò)分層模型建立接收節(jié)點(diǎn)vn的鄰域集合N'(vn)＝Vk-1∩N(vn)，則通信路由可行域集合的第k-1層的子集合為V′k-1＝N'(vn)；2)對(duì)集合V′k-1中的每個(gè)元素vk-1,j建立其鄰域集合N'(vk-1,j)＝Vk-2∩N(vk-1,j)，則通信路由可行域的第k-2層子集合為3)依次對(duì)第k-3,…,2中的元素執(zhí)行上述過(guò)程后分別求得可行域的集合V′k-3,…,V′2；4)最后，求得路由可行域分層集合VR＝{V1',…,Vp',…,Vk'}；而對(duì)于任一條路由路徑Vp'＝[vm→…→vp→…vn]，都滿(mǎn)足vm∈V1',…,vp∈Vp',…,vn∈Vk'。本實(shí)施例中，結(jié)合6號(hào)發(fā)送節(jié)點(diǎn)和19號(hào)接收節(jié)點(diǎn)，通信路由可行域解集結(jié)果如表4和圖5所示。表4發(fā)送節(jié)點(diǎn)中繼節(jié)點(diǎn)1中繼節(jié)點(diǎn)2接收節(jié)點(diǎn)6161819616241962524196272419627219步驟130c：找到有效路由集合的每條路由中負(fù)載最小的節(jié)點(diǎn)，在該負(fù)載最小的節(jié)點(diǎn)中找到負(fù)載最大的節(jié)點(diǎn)，并選擇該負(fù)載最大的節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的路由作為發(fā)送節(jié)點(diǎn)到接收節(jié)點(diǎn)的路由。本實(shí)施例在該步驟中，對(duì)于路由可行域分層集合VR＝{V1',…,Vp',…,Vk'}，最多存在N＝|V1'|×…×|Vp'|×…|Vk'|條可用的路由實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)vm和節(jié)點(diǎn)vn之間的有效通信，構(gòu)成有效路由集合眾所周知，木桶原理指一只水桶能裝多少水取決于它最短的那塊木板。對(duì)于通信路由也是一樣的，一條路由路徑的負(fù)載量取決于路徑中負(fù)載量最小的節(jié)點(diǎn)。所以，具體計(jì)算方法為，求路由集合R的每條路由的最小節(jié)點(diǎn)負(fù)載，得出向量Rmin＝[v1',…,vi',…,v'N]'，然后再求解Rmin的最大值vi'j'＝max{Rmin}，即vi'j'對(duì)應(yīng)的路由是所求最優(yōu)路由。則節(jié)點(diǎn)vi'j'對(duì)應(yīng)的路由路徑[vm…vi'j'…vn]即使所求的最優(yōu)路由路徑。本實(shí)施例中，結(jié)合6號(hào)發(fā)送節(jié)點(diǎn)和19號(hào)接收節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)通信路由路徑是[6->25->24->19]，結(jié)果如圖6所示。要注意的是，以上列舉的僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，顯然本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，隨之有著許多的類(lèi)似變化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員如果從本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3