拓扑控制综述

2021年2月8日发(作者：astound)

拓扑控制综述

[

摘要

]

本文基于

Ad Hoc

网络和无线

mesh

网络，

概述了两种不同网络的拓扑 控制的算法策略

和模型，

介绍了经典的算法和思想。

< p>
指出了拓扑控制的研究趋势和在优化网络中的可结合点。

本文属于一篇概述 性文章，类似于读书笔记。

[

关键字

]Ad- hoc

网

无线

mesh

网

拓扑控制

功率

1.

拓扑控制简述

拓扑控制是

AD-HOC

网中最重要的 技术之一，主要用来降低能量消耗和无线干扰，其

目标是在降低能量消耗和无线干扰的前 提下，控制网络节点间的通信串路和节点的传输范

围，以提高全网的生命周期和效率，如 连通性和对称性等。由于

AD-HOC

网的移动性，拓

扑控制影响到整个网络的性能，

这是因为网络中的节点可以以任意速度和 任意方式移动，

加

上无线发送装置发送功率的变化、

< p>
无线信道间的互相干扰因素、

地形等综合因素影响下，

节

点间通过无线信道形成的网络拓扑结构可以随时发生变化而且变化的方式和速度都 是不可

预测的，这更加重了无线自组网拓扑控制的难度。

无线

MESH

网络（

WMN

）是一种新型的自组织、自愈合、高建壮性、高带宽的多跳无

< br>线网络。主要由两种节点组成，

MESH

路由节点和

MESH

终端用户。每个处于

MESH

网络

内的节点都可以有用户又有路由器的功能，

因此每个节点都可以向其传输距离内的节点转发

分组。因此，这种网络有易于维护、 健壮性强、传输距离大等优点。

2.

拓扑控制模型

2.1AD-HOC

网拓扑控制模型

将

AD-HOC

网抽象为欧式空间内点 集合，

节点覆盖范围根据节点的最大传输范围分配。

无线自组网 的拓扑就是一些路由可达的串路集合，

其主要取决于无线收发器的地理位置、

< p>
发

射器的发射功率、

无线干扰、

< br>天线的方向等因素。

拓扑控制的目标是通过控制节点间的通信

串路和传输范围使生成的网络拓扑满足一定的性质，以延长网络生命周期，降低网络干扰，

< br>提高吞吐率。

2.2

无线

MESH

网络拓扑控制模型

优化目标是通过调整每个节点的传输功率来提升网络的吞吐量、减少干扰等。可以将

< br>无线

mesh

主干网用无向图

G =

（

V

,E

） 表示，建立吞吐量或是低干扰的模型，寻找性能指标

来衡量各个网络性能的走向。

3.

拓扑控制策略

3.1

拓扑控制策略的重要性

在无线网中若不采用好的拓扑控制策略，

所有网络节点都将以最大传输 功率工作，

这将

严重影响自组网的整体性能（从能耗、干扰、路 由计算复杂度考虑）

。

3. 2

拓扑控制策略研究标准

拓扑控 制策略应使网络拓扑满足下列一个或几个性质：

连通性、

对称性 、

稀疏性、

Spanner

性质（在生 成的拓扑中任何两个节点间的距离小于它们在无向图中距离的常数倍）

。

3. 3

拓扑控制策略研究工具

几何法：以 几何结构为基础来构建网络的拓扑，来满足无线自组网的某些特性。主要

有：最小生成树 、

DT

图、相关邻居图。

< p>
概率法：节点按照某种概率随即分布，所生成的拓扑在以大概率满足某些性质的前提

下，使节点所需的传输功率最小和邻居节点数最少。主要理论有：

连续渗透理论 、

占位理论

和几何随机图理论。

3.4

拓扑控制策略的分类

根据网络节点的传输分为

r

是否相同，把控制策 略分为：同构拓扑控制（

r

相同，理想

状态，

又根据网络节点的密集程度，

细分为稀疏网和密集网的拓 扑控制）

和非同构拓扑控制

（实际下的一般情况，

根据生产拓扑时所需的信息类型不同，

进一步分为基于方向、

基于邻

居节点、基于位置的拓扑控制策略）

。

3. 5

拓扑控制策略的主要思想