CN109257277A - 最短路径计算方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种最短路径计算方法和装置，该最短路径计算方法包括：计算双模通信网络中相邻两两节点间载波信道及无线信道的质量参数；获取欲与中心节点通信的目标子节点相邻的节点，其中，相邻的节点为目标子节点至中心节点方向与目标子节点相邻的所有节点；从相邻的节点中获取与目标子节点信道质量参数最高的节点，以此类推，确定所有质量参数最高的节点；根据中心节点、所有质量参数最高的节点及目标子节点之间的信道建立中心节点至目标子节点的最短路径。本发明的最短路径计算方法，在双模网络中以信道的质量参数越高越优为原则建立中心节点至所有子节点的最短路径，以提高双模网络的通信质量和传输效率。

Description

最短路径计算方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种最短路径计算方法和装置。

背景技术

随着通信技术的发展，人们对通信产品的需求越来越多，同时对通信网络的要求也越来越高。

相对于单模网络，例如电力线载波网络或无线网络等，双模网络具有更高的通信效率以及通信成功率，并具有更自由的路由组网方式。但是，遗憾的是，现有技术中并没有对于双模网络进行改进的方法，使得双模网络中路由路径没有得到优化，导致信息传输效率相对低下。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种最短路径计算方法和装置，以提高双模网络的通信质量和传输效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种最短路径计算方法，应用于基于电力线载波和微功率无线的双模通信网络，所述双模通信网络包括一个中心节点及多个子节点，所述中心节点与所述子节点可支持电力线载波和微功率无线两种通信方式，该最短路径计算方法包括：

计算所述双模通信网络中相邻两两节点间载波信道及无线信道的质量参数；

获取欲与所述中心节点通信的目标子节点相邻的节点，其中，所述相邻的节点为所述目标子节点至所述中心节点方向与所述目标子节点相邻的所有节点；

从所述相邻的节点中获取与所述目标子节点信道质量参数最高的节点，以此类推，确定所有质量参数最高的节点；

根据所述中心节点、所述所有质量参数最高的节点及所述目标子节点之间的信道建立所述中心节点至所述目标子节点的最短路径。

优选地，所述的最短路径计算方法，还包括：

根据所述中心节点至所述目标子节点的最短路径的节点数，确定所述目标子节点所属网络层级。

优选地，同层级子节点间通信优先选择电力线载波通信。

优选地，所述“计算所述双模通信网络中相邻两两节点间载波信道及无线信道的质量参数”包括：

获取两两节点间所述载波信道及所述无线信道的通信成功率、载荷传输速率及信道质量；

根据所述通信成功率、所述载荷传输速率及所述信道质量计算所述载波信道及所述无线信道的所述质量参数。

优选地，所述载波信道与所述无线信道的通信成功率通过周期性信标的接收情况计算。

本发明还提供一种最短路径计算装置，应用于基于电力线载波和微功率无线的双模通信网络，所述双模通信网络包括一个中心节点及多个子节点，所述中心节点与所述子节点可支持电力线载波和微功率无线两种通信方式，该最短路径计算装置包括：

参数计算模块，用于计算所述双模通信网络中相邻两两节点间载波信道及无线信道的质量参数；

相邻节点获取模块，用于获取欲与所述中心节点通信的目标子节点相邻的节点，其中，所述相邻的节点为所述目标子节点至所述中心节点方向与所述目标子节点相邻的所有节点；

最优节点确定模块，用于从所述相邻的节点中获取与所述目标子节点信道质量参数最高的节点，以此类推，确定所有质量参数最高的节点；

最短路径建立模块，用于根据所述中心节点、所述所有质量参数最高的节点及所述目标子节点之间的信道建立所述中心节点至所述目标子节点的最短路径。

优选地，所述的最短路径计算装置，还包括：

层级划分模块，用于根据所述中心节点至所述目标子节点的最短路径的节点数，确定所述目标子节点所属网络层级。

优选地，同层级子节点间通信优先选择电力线载波通信。

优选地，所述参数计算模块包括：

通信参数获取单元，用于获取两两节点间所述载波信道及所述无线信道的通信成功率、载荷传输速率及信道质量；

质量参数计算单元，用于根据所述通信成功率、所述载荷传输速率及所述信道质量计算所述载波信道及所述无线信道的所述质量参数。

优选地，所述载波信道与所述无线信道的通信成功率通过周期性信标的接收情况计算。

本发明提供一种最短路径计算方法，应用于基于电力线载波和微功率无线的双模通信网络，所述双模通信网络包括一个中心节点及多个子节点，所述中心节点与所述子节点可支持电力线载波和微功率无线两种通信方式，该最短路径计算方法包括：计算所述双模通信网络中相邻两两节点间载波信道及无线信道的质量参数；获取欲与所述中心节点通信的目标子节点相邻的节点，其中，所述相邻的节点为所述目标子节点至所述中心节点方向与所述目标子节点相邻的所有节点；从所述相邻的节点中获取与所述目标子节点信道质量参数最高的节点，以此类推，确定所有质量参数最高的节点；根据所述中心节点、所述所有质量参数最高的节点及所述目标子节点之间的信道建立所述中心节点至所述目标子节点的最短路径。本发明的最短路径计算方法，在双模网络中以信道的质量参数越高越优为原则建立中心节点至所有子节点的最短路径，以提高双模网络的通信质量和传输效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明范围的限定。

图1是本发明实施例提供的一种双模通信网络的结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的一种最短路径计算方法的流程示意图；

图3是本发明实施例1提供的一种建立最短路径后的双模通信网络的结构示意图；

图4是本发明实施例2提供的一种最短路径计算方法的流程示意图；

图5是本发明实施例3提供的一种最短路径计算方法的质量参数计算的流程示意；

图6是本发明实施例4提供的一种最短路径计算装置的结构示意图；

图7是本发明实施例4提供的另一种最短路径计算装置的结构示意图；

图8是本发明实施例4提供的一种最短路径计算装置的参数计算模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下述各实施例均可应用于如图1所示的双模通信网络中，图1示出了该双模通信网络的结构框图，该双模通信网络100包括中心节点A、子节点B、子节点C、子节点D、子节点E、子节点F和子节点G。其中，上述相邻两两节点间均可以使用电力线载波和微功率无线两种通信方式，不同通信方式的信道参数不同。其中，上述所有节点可以包括路由器等。本领域技术人员可以理解，图1中示出的双模通信网络100结构并不构成对双模通信网络的限定。

实施例1

图2是本发明实施例1提供的一种最短路径计算方法的流程示意图，应用于基于电力线载波和微功率无线的双模通信网络，所述双模通信网络包括一个中心节点及多个子节点，所述中心节点与所述子节点可支持电力线载波和微功率无线两种通信方式，该方法包括如下步骤：

步骤S21：计算双模通信网络中相邻两两节点间载波信道及无线信道的质量参数。

本发明实施例中，在获取双模通信网络的最短路径前，可以预先计算双模通信网络中相邻两两节点间载波信道的质量参数和无线信道的质量参数，例如图1中的双模通信网络100，节点A与节点B之间通信信道的质量参数为11。其中，该质量参数为具体的数值，可以利用算法或应用程序对运行中的双模通信网络100分析获得。例如，可以利用算法根据载波信道的信噪比以及无线信道的信号强度计算得出，其中，该载波信道的信噪比以及无线信道的信号强度可以在预定的时间点获取，也可以在预定的时间段上按照均匀间隔的时间点获取平均值，从而提供质量参数的有效性。

还可以通过应用程序分析相邻两两节点间的报文收发情况，从而评估两节点间载波信道及无线信道的质量参数，例如可以在节点A使用载波信道与节点B进行报文的收发时，利用应用程序分析收发报文的收发速率以及报文的完整性，从而评估载波信道的质量参数，该应用程序的分析过程可以在预设的时间点进行，并且还可以进行一段预设时间的分析。同样地，进行无线信道质量参数的评估时，可以在节点A使用无线信道与节点B进行报文的收发时进行。

本发明实施例中，当获取两两相邻节点载波信道及无线信道的质量参数时，该算法或应用程序可以在任意一个节点中运行，以节约节点的运算资源。还可以同时在两个节点上运行，从而进行对比保证质量参数的准确性。其中，双模通信网络100为控制网络时，该中心节点A可以通过双模网络下发控制指令，例如该中心节点A为集中器，其它节点为电表，构成双模抄表网络。

步骤S22：获取欲与中心节点通信的目标子节点相邻的节点，其中，相邻的节点为目标子节点至中心节点方向与目标子节点相邻的所有节点。

本发明实施例中，目标子节点至中心节点方向与目标子节点相邻的所有节点，以图1中的双模通信网络100为例，该双模通信网络100的中心节点为节点A，则节点E与中心节点A通信的相邻的节点为：子节点D、子节点F和子节点G，相应通信信道应为ED、EF和EG信道，节点F与中心节点A通信的相邻的节点为：子节点B和子节点C，相应的通信信道应为FB和FC信道。以此类推，可以获得图1的双模通信网络100的各节点与中心节点A通信的相邻节点信道表为：

	相邻节点	信道
			B	A	BA
C	A	CA
			D	B，F	DB，DF
E	D，F，G	ED，EF，EG
			F	B，C	FB，FC
G	F，C	GF，GC

本发明实施例中，上述目标子节点的所有相邻节点以及相应通信信道的获取过程可以利用算法或应用程序来实现，例如可以在其中一个节点中获取双模通信网络100的网络拓扑图，指定中心节点后，再利用算法按照上述规则获取网络拓扑图中子节点至中心节点方向与子节点相邻的所有节点，以及相应通信信道。

步骤S23：从相邻的节点中获取与目标子节点信道质量参数最高的节点，以此类推，确定所有质量参数最高的节点。

本发明实施例中，在获取到与中心节点通信的目标子节点相邻的所有节点后，还根据信道的质量参数，在所有相邻的节点确定出一个质量参数最高的节点，例如节点E与中心节点A通信的相邻的节点中，其与子节点G的质量参数最高，则筛选出节点E的质量参数最高的信道为EG，以此类推，可以获得图1的双模通信网络100的各节点质量参数最高的信道表：

步骤S24：根据中心节点、所有质量参数最高的节点及目标子节点之间的信道建立中心节点至目标子节点的最短路径。

本发明实施例中，如图3所示，根据上述质量参数最高的信道表，可以建立中心子节点A至各子节点的最短路径，例如目标子节点为子节点E时，其中心子节点A至子节点E的最短路径为ACGE。各子节点的最短路径组合形成新的双模通信网络300。其中上述步骤中，均以双模通信网络100的中心节点是节点A为基准获得信道表，并不代表以其它节点是中心节点为基准获得的信道表，当以其它节点为中心节点时，其信道表以及最短路径均会发生改变。因此获得的新的双模通信网络300，其为中心节点A与其他目标子节点通信的最短路径拓扑图，并不能代表其他节点之间的最短路径拓扑图。当需要获取其他节点的最短路径拓扑图时，可以指定中心节点后再次使用上述各步骤获得。

本发明实施例中，在获取最短路径拓扑图后，可以保存在中心节点中，以便中心节点根据该最短路径拓扑图与各子节点进行通信，提高双模网络的通信质量和传输效率。其中，该拓扑图还可以是动态的，根据双模网络中各信道的质量参数更新，该更新的时间为按照预定时间计算信道质量参数后。

实施例2

图4是本发明实施例2提供的一种最短路径计算方法的流程示意图，该方法包括如下步骤：

步骤S41：计算所述双模通信网络中相邻两两节点间载波信道及无线信道的质量参数；

此步骤与上述步骤S21一致，在此不再赘述。

步骤S42：获取欲与中心节点通信的目标子节点相邻的节点，其中，相邻的节点为目标子节点至中心节点方向与目标子节点相邻的所有节点。

此步骤与上述步骤S22一致，在此不再赘述。

步骤S43从相邻的节点中获取与目标子节点信道质量参数最高的节点，以此类推，确定所有质量参数最高的节点。

此步骤与上述步骤S23一致，在此不再赘述。

步骤S44：根据中心节点、所有质量参数最高的节点及目标子节点之间的信道建立中心节点至目标子节点的最短路径。

此步骤与上述步骤S24一致，在此不再赘述。

该方法还包括：

步骤S45：根据中心节点至目标子节点的最短路径的节点数，确定目标子节点所属网络层级。

本发明实施例中，同层级子节点间通信优先选择电力线载波通信。其中，根据最短路径的节点数确定层级，例如双模通信网络300中，可以定义中心节点A为0层级，则子节点B为1层级，子节点C为1层级，子节点B与子节点C同层级，子节点D与子节点F与子节点G同为2层级，子节点E为3层级。在该双模通信网络300中，如果子节点D要与子节点G进行通信，可以优先选择电力线载波通信，通过路径DBACG时可以降低因通信路径过长带来的报文数据的丢失几率，保证通信质量。

实施例3

图5是本发明实施例3提供的一种最短路径计算方法的质量参数计算的流程示意图，包括如下步骤：

步骤S51：获取两两节点间载波信道及无线信道的通信成功率、载荷传输速率及信道质量。

步骤S52：根据通信成功率、载荷传输速率及信道质量计算载波信道及无线信道的质量参数。

本发明实施例中，载波信道与所述无线信道的通信成功率通过周期性信标的接收情况计算。其中，该计算过程可以通过算法或应用程序来实现，例如可以在两个相邻节点的其中一个节点中存储有算法，当两节点进行通信时，便可获取通信时载波信道或无线信道的周期性信标的接收情况进行通信成功率的计算。同时，两个相邻的节点亦可同时进行通信成功率的计算，以提高成功率的有效性。

本发明实施例中，载荷速率以及信道质量可以通过分析两个相邻节点间通信的报文数据得出，例如，可以在其中一个节点中设置有统计报文数据大小的应用程序，用以统计两节点间一段时间内载波或无线报文数据的总量，然后按照通信所使用的时间，获得载波信道或无线信道的载荷传输速率。同样地，还可以设置有报文数据质量分析的应用程序，分析一段时间内载波或无线报文数据的收发完整性，从而获得载波信道或无线信道的信道质量。

最终可以利用通信成功率、载荷传输速率及信道质量计算出载波信道及无线信道的质量参数，将信道的通信质量量化为数值，以便在双模通信网络中选择最优及最短的通信路径，提高双模通信网络的通信效率及通信质量。

实施例4

图6是本发明实施例4提供的一种最短路径计算装置的结构示意图。

该最短路径计算装置600包括：

参数计算模块610，用于计算所述双模通信网络中相邻两两节点间载波信道及无线信道的质量参数；

相邻节点获取模块620，用于获取欲与所述中心节点通信的目标子节点相邻的节点，其中，所述相邻的节点为所述目标子节点至所述中心节点方向与所述目标子节点相邻的所有节点；

最优节点确定模块630，用于从所述相邻的节点中获取与所述目标子节点信道质量参数最高的节点，以此类推，确定所有质量参数最高的节点；

最短路径建立模块640，用于根据所述中心节点、所述所有质量参数最高的节点及所述目标子节点之间的信道建立所述中心节点至所述目标子节点的最短路径。

如图7所示，该最短路径计算装置600还包括：

层级划分模块650，用于根据所述中心节点至所述目标子节点的最短路径的节点数，确定所述目标子节点所属网络层级。

本发明实施例中，同层级子节点间通信优先选择电力线载波通信。

如图8所示，该参数计算模块610包括：

通信参数获取单元611，用于获取两两节点间所述载波信道及所述无线信道的通信成功率、载荷传输速率及信道质量；

质量参数计算单元612，用于根据所述通信成功率、所述载荷传输速率及所述信道质量计算所述载波信道及所述无线信道的所述质量参数。

本发明实施例中，载波信道与所述无线信道的通信成功率通过周期性信标的接收情况计算。

本实施例中，上述各个模块或单元更加详细的功能描述可以参考前述实施例中相应部分内容，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种最短路径计算方法，其特征在于，应用于基于电力线载波和微功率无线的双模通信网络，所述双模通信网络包括一个中心节点及多个子节点，所述中心节点与所述子节点可支持电力线载波和微功率无线两种通信方式，该最短路径计算方法包括：

计算所述双模通信网络中相邻两两节点间载波信道及无线信道的质量参数；

获取欲与所述中心节点通信的目标子节点相邻的节点，其中，所述相邻的节点为所述目标子节点至所述中心节点方向与所述目标子节点相邻的所有节点；

从所述相邻的节点中获取与所述目标子节点信道质量参数最高的节点，以此类推，确定所有质量参数最高的节点；

根据所述中心节点、所述所有质量参数最高的节点及所述目标子节点之间的信道建立所述中心节点至所述目标子节点的最短路径。

2.根据权利要求1所述的最短路径计算方法，其特征在于，还包括：

根据所述中心节点至所述目标子节点的最短路径的节点数，确定所述目标子节点所属网络层级。

3.根据权利要求2所述的最短路径计算方法，其特征在于，同层级子节点间通信优先选择电力线载波通信。

4.根据权利要求1所述的最短路径计算方法，其特征在于，所述“计算所述双模通信网络中相邻两两节点间载波信道及无线信道的质量参数”包括：

获取两两节点间所述载波信道及所述无线信道的通信成功率、载荷传输速率及信道质量；

根据所述通信成功率、所述载荷传输速率及所述信道质量计算所述载波信道及所述无线信道的所述质量参数。

5.根据权利要求4所述的最短路径计算方法，其特征在于，所述载波信道与所述无线信道的通信成功率通过周期性信标的接收情况计算。

6.一种最短路径计算装置，其特征在于，应用于基于电力线载波和微功率无线的双模通信网络，所述双模通信网络包括一个中心节点及多个子节点，所述中心节点与所述子节点可支持电力线载波和微功率无线两种通信方式，该最短路径计算装置包括：

参数计算模块，用于计算所述双模通信网络中相邻两两节点间载波信道及无线信道的质量参数；

相邻节点获取模块，用于获取欲与所述中心节点通信的目标子节点相邻的节点，其中，所述相邻的节点为所述目标子节点至所述中心节点方向与所述目标子节点相邻的所有节点；

最优节点确定模块，用于从所述相邻的节点中获取与所述目标子节点信道质量参数最高的节点，以此类推，确定所有质量参数最高的节点；

最短路径建立模块，用于根据所述中心节点、所述所有质量参数最高的节点及所述目标子节点之间的信道建立所述中心节点至所述目标子节点的最短路径。

7.根据权利要求6所述的最短路径计算装置，其特征在于，还包括：

层级划分模块，用于根据所述中心节点至所述目标子节点的最短路径的节点数，确定所述目标子节点所属网络层级。

8.根据权利要求7所述的最短路径计算装置，其特征在于，同层级子节点间通信优先选择电力线载波通信。

9.根据权利要求6所述的最短路径计算装置，其特征在于，所述参数计算模块包括：

通信参数获取单元，用于获取两两节点间所述载波信道及所述无线信道的通信成功率、载荷传输速率及信道质量；

质量参数计算单元，用于根据所述通信成功率、所述载荷传输速率及所述信道质量计算所述载波信道及所述无线信道的所述质量参数。

10.根据权利要求9所述的最短路径计算装置，其特征在于，所述载波信道与所述无线信道的通信成功率通过周期性信标的接收情况计算。