无线自组网的拓扑控制策略分析

秦 超

（中海油信息科技有限公司天津分公司，天津 300457）

1 无线自组网的简述

无线自组网以其非常好的便利性，最开始对无线自组网进行设计的目的是出于军事方面的应用，因为通过无线自组网就可以在已经存在的网络基础之上再提供一个坚硬的通信支撑环境，对于保密性极高的军事活动来说，这是一种可用性极大的网络拓展方式。主机和路由器都有它们各自不同的任务，这种网络包括移动管理、拓扑控制、网络管理、能量保护等关键性技术，而其中又以拓扑控制为重点研究内容，当然每一个关键点都是很重要的。

2 拓扑控制的重要性

由于拓扑控制问题会直接影响到整个网络的性能，所以人们对这个问题的重视程度会相对来说会高于无线自组网的其他关键技术，因为网络中的节点太过自由，它可以用任何速度和任意一种方式来进行移动，节点之间还会受到无线信道的影响随时发生任何可能的变化，而且它进行变化的速度和方式都是人们难以预测到的，所以这就在很大程度上加大了对无线自组网拓扑控制的难度。所以需要通过节点间的一些通信串路以及传输范围，使得节点间生成的拓扑结构满足某一种性质，以此来降低一些难以避免的网络干扰、提高网络的吞吐率等。

3 无线自组网的拓扑控制策略的简单分析

上述部分已经对拓扑控制在无线自组网中的重要性进行了简单的一个分析说明，但是我们都知道，任何一种技术都需要一个完整、合理的实施策略，对无线自组网的拓扑来说也一样，需要构建出完善合理的拓扑控制策略才能有效防止无线自组网的所有的节点都以它们能够用上的最大传输功率来进行运行工作，从而达到使无线自组网的各方面性能得到更好的发挥利用。

3.1 拓扑控制策略应该满足的性质

拓扑控制策略要满足以下几个或者是一个性质才能应用到实际的网络拓扑控制中去，一是连通性，要满足拓扑的连通性，目的是为了实现各个节点之间能够进行互相联通，也就是可以从任何一个节点都可以发送消息到另外一个节点中去；二是稀疏性，拓扑的稀疏性是指生成的拓扑中边数O（n），其中n表示的是节点的数目，通过满足稀疏性可以很有效的减少网络带来的各种不好的干扰、简化路由计算以及提高网络的吞吐率等，能够为主机节约不少的资源；三是对称性，即要求生成的拓扑中的串路结构是对称的

3.2 拓扑控制策略的分类以及所使用到的研究工具

拓扑控制策略的分类方式也是多种多样的，如果是根据拓扑结构中节点间的传输范围来分的话，可以将其分为同构拓扑控制和非同构拓扑控制这两种拓扑控制类型，对这两种类型进行通俗一点的解释就是同构拓扑控制在拓扑结构中所有的网络节点的传输范围都是相同的，再找到节点传输范围的最小值来进行简化，然后可以再通过节点间的密集程度的不同，进一步将其细分为密集网的拓扑控制和稀疏网的拓扑控制这两种。而非同构拓扑控制则是和同构拓扑控制相反，对非同构拓扑控制进行细分的话，就可以分为基于方向的拓扑控制和基于邻居节点的拓扑控制。目前在拓扑控制策略中用到的研究方法主要有几何法和概率法两种。

3.3 同步拓扑控制策略

A.稀疏自组网的拓扑控制

这种策略的主要思想就是要找到能够保持网络连通的最小使用功率。

B.密集自组网的拓扑控制

这种控制策略主要考虑到能量的有效性和网络的吞吐量，要在保证网络连通的前提下降全网的功率调整到最小值，所以核心问题就是怎样来对全网的最佳公共发射功率进行设置。知道了核心问题，具体的策略就是将所有的节点都以相同的功率进行发射，因为每一个节点维护着不止一个的路由表，而每一个路由表又对应着整个网络的公共功率量级，这样的话，就能够产生一个功率量级下的网络拓扑。

3.4 非同拓扑控制策略

A.基于方向的拓扑控制

要对于基于方向的拓扑进行控制的话，可以用通过基于圆锥体的RNG分布式算法来进行，这种方式是对发射功率进行不断地增加，以此来找到被覆盖的区域中的最近的节点，之后再用RNG来对节点的角度进行计算。

B.基于邻居节点的拓扑控制

对于基于邻居节点的拓扑控制策略可以使用带有竞争索引的分布式算法，可以将所有的节点把本地的节点密度保持在一个特殊值上面，这是为了维护全网的节点密度，邻居节点数来表示某个节点的本地节点密度，再根据节点密度值来对传输范围进行动态调节。

4 结束语

本文只是对无线自组网的拓扑控制策略进行一个很简单的分析和阐述，而实际的操作过程肯定是非常复杂且需要相应的专业人员谨慎、合理的进行操作，近些年来拓扑控制策略已经成为了很多专家研究无线自组网的热点，但就目前的研究情况来看还有很多需要解决的问题，比如模型过于理想化就是其中一个重点问题，总之，对无线自组网的拓扑控制还任重道远。