【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信网络，更具体地，涉及一种无线传感器网络路由恢复方法、装置及介质。
技术介绍
1、在无线通信网络领域，特别是无线传感器网络中，保持网络的连通性是一个重要的技术问题。当网络中的节点或链路发生故障或失效时，需要及时采取措施来恢复网络的正常运行，以确保数据传输和通信的可靠性。
2、传统的路由恢复方法通常依赖于全局信息，需要重新计算最短路径或全局最优解。然而，这种方法通常计算复杂度高，且在大规模网络中效率低下。此外，对于一些实时应用或对延迟敏感的应用来说，重新计算全局最优解的时间可能会导致不可接受的延迟。
3、具体来说，目前发现已经存在的与本申请相关的技术是传统的路由恢复方法，在无线传感器网络中常用于解决网络故障时的连通性问题。这些传统方法通常依赖于全局信息，例如网络拓扑结构和节点状态等，通过重新计算最短路径或全局最优解来恢复网络的路由。在传统的路由恢复方法中，常见的技术方案包括以下两种：
4、1.基于集中式控制的路由恢复：该方案中，网络中的一个中央控制节点负责收集全局信息并计算最短路径或全局最优解。当网络中的节点或链路发生故障时，控制节点会重新计算并更新路由信息。然后，控制节点将更新后的路由信息分发给所有节点，以实现路由恢复。这种方案的缺点是需要维护一个中央控制节点，增加了系统的复杂性和单点故障的风险。
5、2.基于分布式算法的路由恢复：这种方案中，网络中的每个节点根据局部信息和邻居节点的状态进行路由计算。节点之间通过交换信息来逐步更新路由表，以实现路由恢复。常见的分
6、以上现有技术方案的缺点主要是由于以下三个原因导致的：
7、1)全局信息依赖：传统方法通常需要获取全局信息，如网络拓扑结构和节点状态等。这要求网络中的节点能够相互通信并交换信息，增加了通信开销和能源消耗。同时，在大规模网络中收集和处理全局信息的复杂度较高，导致计算延迟和系统开销增加。
8、2)计算复杂度高：传统方法中的最短路径或全局最优解计算通常需要进行复杂的数学计算，例如dijkstra算法、floyd-warshall算法等。在大规模网络中，这些计算复杂度高，导致路由恢复时间延长，无法满足实时性要求。
9、3)中心控制风险：基于集中式控制的方案依赖于一个中央控制节点，这增加了系统的复杂性，并且存在单点故障的风险。一旦控制节点发生故障，整个网络的路由恢复功能将受到影响。
10、因此，现有技术方案在处理无线传感器网络中的路由恢复问题时存在一些缺点，包括通信开销大、计算复杂度高以及中心控制风险等。
技术实现思路
1、提供了本专利技术以解决现有技术中存在的上述问题。因此，需要一种无线传感器网络路由恢复方法、装置及介质，以解决无线传感器网络中发生故障时，如何迅速选出备选解决方案以维持网络的连通性的问题。
2、根据本专利技术的第一方面，提供了一种无线传感器网络路由恢复方法，所述方法包括：
3、获取在任意给定时刻t的无线传感器网络的连通无向加权图模型g(t)＝(n,e,w)、解决方案个数、最大迭代次数、种群以及计数器种群，其中e＝{e1,…,ei,…,el|ei＝(vj,vk)}，i∈(1,2,…,l)，j、k∈(1,2,…,n)，e为传感器间的通信链路集合，l为通信链路数目，ei和el分别表示第i条通信链路和第l条通信链路，n＝{v1,…vj,…,vn}，j∈(1,2,…,n)，n为传感器的有限集合，j、k为传感器序号，n为传感器数目，vj、vk和vn分别表示第j个、第k个和第n个传感器，w为通信链路的权重集合，和分别表示第i条通信链路和第l条通信链路所对应的权重值，所述种群包括sn个解；
4、利用量子随机数生成器初始化每个解，并计算所有解的适应度值，初始化计数器种群所有维度数值为0；
5、在当前迭代次数t小于等于最大迭代次数的情况下，执行计数器种群策略、雇佣蜂的搜索策略、替换搜索策略、跟随蜂的搜索策略、替换搜索策略以及侦查蜂的搜索策略，以对所述种群进行更新，并更新当前迭代次数t＝t+1，并将更新后的当前迭代次数重新与最大迭代次数进行比较；
6、在当前迭代次数大于最大迭代次数的情况下，输出最终更新后的种群。
7、根据本专利技术的第二方面，提供一种无线传感器网络路由恢复装置，所述装置包括：
8、参数获取单元，被配置为获取在任意给定时刻t的无线传感器网络的连通无向加权图模型g(t)＝(n,e,w)、解决方案个数、最大迭代次数、种群以及计数器种群，其中e＝{e1,…,ei,…,el|ei＝(vj,vk)}，i∈(1,2,…,l)，j、k∈(1,2,…,n)，e为传感器间的通信链路集合，l为通信链路数目，ei和el分别表示第i条通信链路和第l条通信链路，n＝{v1,…vj,…,vn}，j∈(1,2,…,n)，n为传感器的有限集合，j、k为传感器序号，n为传感器数目，vj、vk和vn分别表示第j个、第k个和第n个传感器，w为通信链路的权重集合，和分别表示第i条通信链路和第l条通信链路所对应的权重值，所述种群包括sn个解；
9、初始化单元，被配置为利用量子随机数生成器初始化每个解，并计算所有解的适应度值，初始化计数器种群所有维度数值为0；
10、迭代计算单元，被配置为在当前迭代次数t小于等于最大迭代次数的情况下，执行计数器种群策略、雇佣蜂的搜索策略、替换搜索策略、跟随蜂的搜索策略、替换搜索策略以及侦查蜂的搜索策略，以对所述种群进行更新，并更新当前迭代次数t＝t+1，并将更新后的当前迭代次数重新与最大迭代次数进行比较；在当前迭代次数大于最大迭代次数的情况下，输出最终更新后的种群。
11、根据本专利技术的第三方面，提供一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的方法。
12、本专利技术至少具有以下有益效果：
13、1、基于次优生成树的概念，通过输入网络的拓扑结构，能够生成一组次优生成树解集。这些次优生成树可以作为备选解决方案，在发生故障时能够快速选出备选方案来维持网络的连通性，以此能够在网络中快速生成最优解和次优解，以备用。当发生故障时，可以及时使用次优解作为备选方案，以维持网络的连通性。
14、2、提高路由恢复效率：传统的路由恢复方法通常需要全局信息和复杂的计算来找到最优解，导致恢复时间延长。本专利技术旨在通过局部搜索和全局搜索的组合，快速生成一组次优生成树解集。这些解集可以作为备选方案，大大减少了计算复杂度，提高了路由恢复的效率。
15、3、适用于大规模网络：传统方法在大规模网络中计算复杂度高，难以满足实时性要求。本专利技术通过设计有效的局部搜索和全局搜索策略，能够在大规模网络中快速搜索次优生成树解集，具有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无线传感器网络路由恢复方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过如下公式计算第i条通信链路所对应的权重值
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过如下方法计算所有解的适应度值：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用量子随机数生成器初始化每个解，具体包括：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计数器种群策略包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述雇佣蜂搜索策略包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述跟随蜂搜索策略包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述侦查蜂搜索策略包括：
9.一种无线传感器网络路由恢复装置，其特征在于，所述装置包括：
10.一种存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质，当所述指令由处理器执行时，执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。
【技术特征摘要】
1.一种无线传感器网络路由恢复方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过如下公式计算第i条通信链路所对应的权重值
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过如下方法计算所有解的适应度值：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用量子随机数生成器初始化每个解，具体包括：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计数器种群策略包括：
...【专利技术属性】
技术研发人员：卢勇，彭德龙，潘秀琴，李佳芸，卢黄欢，
申请(专利权)人：中央民族大学，
类型：发明
国别省市：
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