拓扑控制技术是无线传感器网络中最重要的技术之一。在由无线传感器网络生成的网络拓扑中,可以直接通信的两个结点之间存在一条拓扑边。如果没有拓扑控制,所有结点都会以最大无线传输功率工作。在这种情况下,一方面,结点有限的能量将被通信部件快速消耗,降低了网络的生命周期。同时,网络中每个结点的无线信号将覆盖大量其他结点,造成无线信号冲突频繁,影响结点的无线通信质量,降低网络的吞吐率。另一方面,在生成的网络拓扑中将存在大量的边,从而导致网络拓扑信息量大,路由计算复杂,浪费了宝贵的计算资源。因此,需要研究无线传感器网络中的拓扑控制问题,在维持拓扑的某些全局性质的前提下,通过调整结点的发送功率来延长网络生命周期,提高网络吞吐量,降低网络干扰,节约结点资源。 应满足的性质拓扑控制算法的目标是通过控制结点的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,提高吞吐率。
一般假设结点分布在二维平面上,所有结点都是同构的,都使用无向天线。以有向图建模无线传感器网络,如果结点i的传输功率Pi大于从结点i到结点j需要的传输功率Pij浮油,则结点i到结
点sis压片j之间有一条有向边。所有结点都以最大功率工作时所生成的拓扑称为UDG图(压片机模具Unit Disk Graph)。
拓扑控制应使网络拓扑满足下列性质中的一个或几个:
连通性为了实现结点间的互相通信,生成的拓扑必须保证连通性,即从任何一个结点都可以发送消息到另外一个结点。连通性是任何拓扑控制算法都必须保证的一个性质。由UDG图的定义可以知道,UDG图的连通性是网络能够提供的最大连通性,因此一般假定UDG图是连通的。所以,任何拓扑控制算法生成的拓扑都是UDG图的子图。
对称性指如果从结点i到结点j伸缩杆有一条边,那么一定存在从结点j电加热棒到结点i的边。由于非对称链路在目前的MAC协议中没有得到很好的支持,而且非对称链路通信的开销很大,因此一般都要求生成的拓扑中链路是对称的。
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