基于自适应波束天线自组网的能量效率拓扑控制new

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1、万方数据第6期2010年6月电子学报ACTAEI点cTRONICASII、IICAV01．38No．6Jun．2010基于自适应波束天线自组网的能量效率拓扑控制李晓鸿1，张大方2，陈文斌1，王东1(1．湖南大学计算机与通信学院，湖南长沙410082；2．湖南大学软件学院，湖南长沙410082)摘要：针对自适应波束定向天线自组网，运用样方统计法推导自组网高概率连通的关键传输半径和邻居数K，提出一种基于邻居数的分布式拓扑控算法DK-Neigh，构建结点出度等于(或略小于)K的有向连通拓扑图．仿真结果表明：DK．Neigh可以保证网络连通率大于96％；当大线波

2、束宽度小于60度时，DK-Neii功的结点节能比全向天线K-Neigh算法提高15％．DK-Neigh在保证网络高概率连通的同时减少结点能耗，提高网络能苗效率．关键词：自组网；定向天线；拓扑控制；能量效率中图分类号：TP393．03文献标识码：A文章编号：0372-2112(2010)06-1399．06AnEnergyEfficientTopologyControlforAdHocNetworkswithSteeredBeamAntennasLIXiao-hon91，ZHANGOa-fanj!，CHENWen—binl，WANGDon91(1．&hod

3、ofComp．1c盯andQmmumi删／on，HunanUn／vers／ty，01angsha，／／uriah410082，Ch／na；2．&hodof＆缸m，HunanUn／vers／ty，cIl础，／／uriah410082，‰)Abstract：Topologycontrolaimstomaintainnetworkconnectivityandredalceenergyccm删盯叫伽forAdhocnetworksUS—iI培steeredbeamdirectiollalantennas．Toderiveana]徊calexpressionst

4、odeterminethecrilicaltransmissionrangeandneighbornumberK，weemployquadratslatisticalmethods．Adistributedneighbor-basedtopologycontrolapproach，referredtoastheDK-Neigh，isproposedtomaintaintheoutdegreeofeverynodeequaltoOrslighnybelowaspecificvalueK．Theaoproachcanbuildtheresultingcomm

5、unicationgraphwithhighprobabilityconnected．Extensivesimlllatiollsalecarriedout，whichshowthattheDK-Nei曲istoachieveahi曲probabifity(morethan96percent)ofconnectivity．Ifwidthofbeamissmallerthan60degree，averageenergycostofnodesisreducedatleast15percentthanthetopologycontrolprotocolK-Ne

6、ighusingomni-directiomlantelmas．SimulationsshowtheDK-Neighisnmenergy-efficientwhilemainutiningnetworkconnectivity．Keywolds；adhocnetwosks；directionalantennas；topologycontrol；eilergyefficient1引言拓扑控制是提高自组网能量效率的一种重要手段．目前提出的有代表性的分布式拓扑控制算法，按照所使用的输入信息可分为：基于结点位置信息、基于角度信息和基于邻居个数信息的拓扑控制算法L

7、1J．其中基于邻居个数信息的拓扑控制算法，由于获取信息开销小，使得该类算法具有很强的实用性Ll'2J．但是这些拓扑控制算法都假设自组网结点使用全向天线．近年来，由于定向天线能显著提高系统的性能和容量，促使定向天线技术开始在无线通信中广泛应用．文献[3]表明，在相同场景下，结点使用定向天线将比全向天线更加提高无线自组网的传输能力，并减小端到端延迟，但是对如何保证网络连通这个基础问题没有研究．在无线自组网中使用定向天线，为保证网络连通需要解决两个基础问题：邻居发现和邻居选择．文献[4]提出周期性轮询机制可实现邻居发现，获得邻居的位置和角度信息．邻居选择要解决

8、的问题包括确定结点波束的发送方向和发送范围，选择逻辑邻居子集构建网络拓扑．拓扑控