[发明专利]一种基于多核处理器的传感网路由结构优化方法

说明书

本发明公开了一种基于多处理器的传感网路由结构的优化方法，通过创建多线程寻找最优路由结构。本发明是利用并行计算的思想优化了以往单线程运算不能充分发挥计算机性能的弊端。主要包括以下步骤：(1)网络构建：根据已有传感器节点的电量信息和连通性信息建立网络拓扑；(2)路由结构处理：使用广度遍历找出从给定节点出发的环并每次删除环中的一条边以形成固定数量的子问题；(3)调用算法求解：在完成对路由结构的处理后，得到了相应数量的子问题，这时创建多线程，每个线程调用已有算法计算一个子问题；(4)分发路由，将多线程计算得到的最优路由结构分发到网络中，每个节点在收到信息后，更新自己的父节点，此时路由结构建立成功。

技术领域

本发明公开了一种基于多核处理器的传感网路由结构优化方法，主要用于在多核处理器的环境下利用并行计算的思想解决传感网路由结构优化的问题。本发明属于无线网络技术领域，是一种无线传感网络中信息传递的优化方法。

背景技术

无线传感器网络的主要应用是在监测方面，主要通过接受和发送数据的方式，比如环境和建筑物的监测。但是每个传感器都有着固定的电量，而每次发送和接受数据都需要消耗一定的能量，由于这些传感器通常布置在野外无法及时更换电池，因此在给定初始电量的前提下延长网络寿命是一个非常重要的问题。通过近几年在路由结构优化方面的研究，基于已有的精确算法或是近似算法，在找到最佳生命期的同时时间复杂度也得到了比较好的降低。同时随着计算机设备的普及和发展以及该领域研究的相关进展，有了新的算法设计的需求，这类设计问题主要分为两个方向：

(1)基于计算机GPU的计算能力的算法设计；

(2)基于计算机多核处理器的算法设计，即多线程实现并行计算的思想。

第一个方向针对的是利用计算机上的GPU计算能力，GPU最大的优势在于其提供的并行运算。通俗点，就是增加了处理图形计算的计算单元，使之在保证算法运行正常的情况下达到相当高的计算速度。第二个方向则是利用计算机上多核处理器的计算能力，创建多线程实现并行计算，从而提高解决问题的速度。

这一系列关于路由结构优化的研究都说明了在找到结构中最佳生命期的同时尽可能的降低计算的时间是主要的发展方向，也就意味着在算法效率不能有效提升的情况下，通过并行算法提高计算速度是一个好的思路。本发明的主要目的是利用现有计算机都有着多核CPU可以实现并行计算的特性，创建多线程调用算法对路由结构并行计算从而得到比较高的运行速度。

本发明的意义与重要性在于不同于以往的路由结构优化的研究，并不是在算法方面优化，而是在问题本身上进行优化，即对问题结构进行拆分并行地解决拆分的问题，这就使得运行速度提升了数倍，在规定时间内解决不了的问题也有了解决的可能。所以本发明不仅仅拘泥于算法的设计，更加着重于在问题的剖析，对于路由结构优化问题有着深化和精细化的重要意义；如今传感器网络逐渐普及和应用，优化网络结构显得尤为重要，本发明对于这一方面的应用和研究有着启发性的意义。

发明内容

[发明目的]：为了优化已有技术存在的不足，本发明提出在多核处理器的环境下利用并行计算的思想解决传感网路由结构优化的问题，充分利用了多核处理器的性能，替代以往的单线程计算。

[技术方案]：本发明方案主要包括以下内容：

1)网络构建

建立初始路由树：根据已有的节点的邻居信息以及相应节点的电量信息构建网络拓扑结构。

2)路由结构处理

路由结构处理是整个系统处理过程的重要部分，为后续的并行调用算法提供了基本问题实例，主要包含以下处理过程：找环和拆环。

找环：这里主要是读入一个路由结构图后从一个节点出发找到一条再回到出发节点的一个环，出发节点不能为汇聚节点，将找到的环的边存放起来，以用来下一步拆环。