無線自組網的拓撲控制策略分析

秦 超

（中海油信息科技有限公司天津分公司，天津 300457）

1 無線自組網的簡述

無線自組網以其非常好的便利性，最開始對無線自組網進行設計的目的是出于軍事方面的應用，因為通過無線自組網就可以在已經存在的網絡基礎之上再提供一個堅硬的通信支撐環境，對于保密性極高的軍事活動來說，這是一種可用性極大的網絡拓展方式。主機和路由器都有它們各自不同的任務，這種網絡包括移動管理、拓撲控制、網絡管理、能量保護等關鍵性技術，而其中又以拓撲控制為重點研究內容，當然每一個關鍵點都是很重要的。

2 拓撲控制的重要性

由于拓撲控制問題會直接影響到整個網絡的性能，所以人們對這個問題的重視程度會相對來說會高于無線自組網的其他關鍵技術，因為網絡中的節點太過自由，它可以用任何速度和任意一種方式來進行移動，節點之間還會受到無線信道的影響隨時發生任何可能的變化，而且它進行變化的速度和方式都是人們難以預測到的，所以這就在很大程度上加大了對無線自組網拓撲控制的難度。所以需要通過節點間的一些通信串路以及傳輸范圍，使得節點間生成的拓撲結構滿足某一種性質，以此來降低一些難以避免的網絡干擾、提高網絡的吞吐率等。

3 無線自組網的拓撲控制策略的簡單分析

上述部分已經對拓撲控制在無線自組網中的重要性進行了簡單的一個分析說明，但是我們都知道，任何一種技術都需要一個完整、合理的實施策略，對無線自組網的拓撲來說也一樣，需要構建出完善合理的拓撲控制策略才能有效防止無線自組網的所有的節點都以它們能夠用上的最大傳輸功率來進行運行工作，從而達到使無線自組網的各方面性能得到更好的發揮利用。

3.1 拓撲控制策略應該滿足的性質

拓撲控制策略要滿足以下幾個或者是一個性質才能應用到實際的網絡拓撲控制中去，一是連通性，要滿足拓撲的連通性，目的是為了實現各個節點之間能夠進行互相聯通，也就是可以從任何一個節點都可以發送消息到另外一個節點中去；二是稀疏性，拓撲的稀疏性是指生成的拓撲中邊數O（n），其中n表示的是節點的數目，通過滿足稀疏性可以很有效的減少網絡帶來的各種不好的干擾、簡化路由計算以及提高網絡的吞吐率等，能夠為主機節約不少的資源；三是對稱性，即要求生成的拓撲中的串路結構是對稱的

3.2 拓撲控制策略的分類以及所使用到的研究工具

拓撲控制策略的分類方式也是多種多樣的，如果是根據拓撲結構中節點間的傳輸范圍來分的話，可以將其分為同構拓撲控制和非同構拓撲控制這兩種拓撲控制類型，對這兩種類型進行通俗一點的解釋就是同構拓撲控制在拓撲結構中所有的網絡節點的傳輸范圍都是相同的，再找到節點傳輸范圍的最小值來進行簡化，然后可以再通過節點間的密集程度的不同，進一步將其細分為密集網的拓撲控制和稀疏網的拓撲控制這兩種。而非同構拓撲控制則是和同構拓撲控制相反，對非同構拓撲控制進行細分的話，就可以分為基于方向的拓撲控制和基于鄰居節點的拓撲控制。目前在拓撲控制策略中用到的研究方法主要有幾何法和概率法兩種。

3.3 同步拓撲控制策略

A.稀疏自組網的拓撲控制

這種策略的主要思想就是要找到能夠保持網絡連通的最小使用功率。

B.密集自組網的拓撲控制

這種控制策略主要考慮到能量的有效性和網絡的吞吐量，要在保證網絡連通的前提下降全網的功率調整到最小值，所以核心問題就是怎樣來對全網的最佳公共發射功率進行設置。知道了核心問題，具體的策略就是將所有的節點都以相同的功率進行發射，因為每一個節點維護著不止一個的路由表，而每一個路由表又對應著整個網絡的公共功率量級，這樣的話，就能夠產生一個功率量級下的網絡拓撲。

3.4 非同拓撲控制策略

A.基于方向的拓撲控制

要對于基于方向的拓撲進行控制的話，可以用通過基于圓錐體的RNG分布式算法來進行，這種方式是對發射功率進行不斷地增加，以此來找到被覆蓋的區域中的最近的節點，之后再用RNG來對節點的角度進行計算。

B.基于鄰居節點的拓撲控制

對于基于鄰居節點的拓撲控制策略可以使用帶有競爭索引的分布式算法，可以將所有的節點把本地的節點密度保持在一個特殊值上面，這是為了維護全網的節點密度，鄰居節點數來表示某個節點的本地節點密度，再根據節點密度值來對傳輸范圍進行動態調節。

4 結束語

本文只是對無線自組網的拓撲控制策略進行一個很簡單的分析和闡述，而實際的操作過程肯定是非常復雜且需要相應的專業人員謹慎、合理的進行操作，近些年來拓撲控制策略已經成為了很多專家研究無線自組網的熱點，但就目前的研究情況來看還有很多需要解決的問題，比如模型過于理想化就是其中一個重點問題，總之，對無線自組網的拓撲控制還任重道遠。