[发明专利]一种恒等递归计算约束下的路由方法

说明书

本发明公开了一种恒等递归计算约束下的路由算法，包括步骤：(1)根据网络节点的连接关系建立拓扑图G；(2)根据拓扑图G建立完全拓扑图G’；(3)在完全拓扑图G’中进行路径搜索获得回路P；(4)根据回路P在完全拓扑图G’中依次经过的节点与边在拓扑图G中找到对应的节点与最短路径；并将拓扑图G中的这些节点与最短路径依次连接起来形成初始链式路由R；(5)对初始链式路由R中每个环路上的每个节点，根据该节点在环路上的邻居节点数进行节点与边的删除和、或添加，形成改进路由；(6)将被删除节点到改进路由的最短路径作为该节点传送源数据至改进路由的路由；处在改进路由上的节点以改进路由作为传送其计算结果的路由；具有显著降低通信开销的优点。

技术领域

本发明属于计算机网络技术领域，更具体地，涉及一种恒等递归计算约束下的路由算法。

背景技术

在基于无线传感器网络的数据汇聚和融合应用中，采用网内处理技术是有效降低无线传感器网络的通信开销的方式。运用网内处理技术，各个传感器节点不再是中继原始数据给汇聚节点，而是对收到的数据进行一定的计算，将计算的结果中继给路由上的下一跳节点，由此显著降低传输开销。

通常我们期望：采用网内处理的无线传感器网络中的汇聚节点最终所获得的数据结果，与未采用网内处理的无线传感器网络中的汇聚节点对所有原始数据的处理结果一致或接近。这样，采用网内处理才具有替代直接传输原始数据方式的意义。采用网内处理需要将汇聚节点本应执行的计算任务无失真地被拆分、并分配到网络中的各个节点上执行，而路由规划则是降低传输开销的关键。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种恒等递归计算约束下的路由算法，其目的在于为网络中的节点规划一条路由，使得路由上的节点根据分配的计算子任务，将收到的数据与本地数据进行处理，并按照规划的路由将处理的结果传给下一个节点，以降低网络通信总开销。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种恒等递归计算约束下的路由算法，包括如下步骤：

(1)根据网络各节点的连接关系建立拓扑图G＝(V，E)，其中V为节点的集合，E为节点之间的直接连接关系(又称为边)的集合；

(2)根据所述拓扑图G，通过在任意两个不相邻的节点之间添加一条边、并定义该边的长度为该两节点在G中的最短路径长度，由此建立一个完全拓扑图G’＝(V，E’)；其中，E’为G’中的边的集合；

可见，集合V中任两个节点在完全拓扑图G’中存在边，且该边的长度与拓扑图G中这两个节点之间的最短路径相等。

(3)在完全拓扑图G’中采用现有的Hamilton路径搜索算法进行路径搜索获得一条回路P；

作为举例，现有一种最简单的Hamilton路径搜索算法如下：选取一个离汇聚节点最远的节点作为Hamilton路径上的起始节点，然后寻找最近的邻居节点添加到Hamilton路径上，接着寻找新添加的节点的最近邻居节点，继续添加至Hamilton路径上；每次寻找最近邻居节点时，需在未被添加至Hamilton路径上的节点集合中搜索；当该集合为空时，则选择汇聚节点作为Hamilton路径的结束节点；

(4)根据回路P在完全拓扑图G’中依次经过的节点与边，在拓扑图G中找到对应的节点与最短路径；并将拓扑图G中的这些节点与最短路径依次连接起来，形成初始链式路由R；

(5)对初始链式路由R中的每个环路上的每个节点，作如下判决：若该节点在环路上只有一个邻居节点，则从初始链式路由R中删掉该节点以及相应的边；若该节点有两个邻居节点且这两个邻居节点互为邻居关系，则从初始链式路由R中删掉该节点以及相应的边，并将这两个邻居节点之间的边添加到初始链式路由R中，形成改进路由；

(6)将被删除节点到改进路由的最短路径作为该节点传送源数据至改进路由的路由；对于处在改进路由上的节点，以改进路由作为传送其计算结果的路由。