无线传感器网络技术概述拓扑控制只是课件.ppt

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1、无线传感器网络技术概述拓扑控制拓扑控制的研究方向WSN中拓扑控制可以分为两个研究方向：功率控制和层次拓扑结构控制。功率控制机制调整网络中每个节点的发射功率，保证网络连通，在均衡节点中直接邻居数目(单跳可达邻居数目)的同时，降低节点之间的通信干扰。层次拓扑控制是利用分簇思想，使网络中的部分节点处于激活状态，成为簇头节点。由这些簇头节点构建一个连通的网络来处理和传输网络中的数据，并定期或不定期地重新选择簇头节点，以均衡网络中节点的能量消耗。拓扑控制与网络体系的关系思考一个问题？拓扑控制是否一个单独的技术？它与MAC层、链路层、网络层、应用层等有没有联系？MAC协议：基

2、本任务是节点共享网络媒体的接入问题，为两个节点的MAC层实体之间提供可靠的数据链路。数据链路层：主要任务是完成组帧、差错控制、流量控制、功率控制、链路管理。网络层：提供的两个相邻端点之间的数据帧的传送功能上，进一步管理网络中的数据通信，将数据设法从源端经过若直干个中间节点传送到目的端，从而向传输层提供最基本的端到端的数据传送服务。具体功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。拓扑控制的评价指标连通性在没有拓扑算法前，两个节点之间存在k条路径，那么使用拓扑算法后，这两个节点中也应该有存在k条路径。覆盖性覆盖问题中，最重要的因素是网络对物理世界的感知能力。吞吐

3、量化简后的网络拓扑结构应该能够支持与原始网络相似的通信量。扩展性（网络容量）减少数据传输节点所能影响的邻居节点的数量,减少节点通信的传输范围,可以有效减小网络中的冲突域,从而降低通信冲突的概率。相反，网络中的冲突就越多,节点通信也就更容易发生数据丢包或重传现象。鲁棒性网络发生变化时，一些节点可能会变化它们的拓扑信息，显然，鲁棒的拓扑结构只需要进行少量的调整，这样可以避免对本地节点的重新组织而造成整个网络的波动。实现拓扑控制的手段1、在保证网络的连通性与覆盖性的情况下，控制节点的发射距离，减少发射功耗，同时减少分组冲突的可能性，减少协议不必要的开销；2、尽可能让多的

4、节点进行休眠，降低功耗；3、数据融合，减少分组的冗余。单跳还是多跳耗能多？拓扑控制的表现1、网络寿命：尽量降低网络能耗，延长网络生存周期；2、减小节点通信负载，提高通信效率：传感器节点分布密度一般比较大，通过拓扑控制技术中的功率控制技术可以通过选择节点的发射功率合理调整节点的通信范围，使得节点在连通性与覆盖性得到一个平衡点。3、辅助路由协议：只有活动的节点才能进行数据转发，而拓扑控制可以确定由哪些节点作为转发节点，同时确定节点之间的邻居关系。4、数据融合策略的选择；5、节点冗余：由于传感器节点本身固有的脆弱性不能保证节点一直持续正常工作。拓扑控制的应用效果拓扑控制

5、的分类1、概述与算法2、适用环境3、优缺点4、实际应用的问题5、协议改进突破口如何理解一个协议？基于位置的拓扑控制算法-邻近图基本思想设所有节点都使用最大发射功率发射时形成的拓扑图G，按照一定的邻居判别条件q求出该图的邻近图G'，最后G'中的每个节点以自己所邻近的最远通信节点来确定发射功率。经典的邻近图算法RNG、GG、DG、YG、MST、DRNG、DLMST、DLSSDRNG与DLSS算法第一步:每个节点以最大的发射功率广播HELLO信息，该信息至少包括：节点ID号、最大的发射功率、自身的位置。节点在收到HELLO信息后，确定了自己可以达到的邻居集合。第二步：D

6、RNG与DLSS以各自的邻居算法确定邻居集合，DRNG以与它节点最近的邻居节点选择优先；而DLSS最小化了图中所有边的最大能量消耗,并取单跳距离的节点作为其邻居节点。第三步确定邻居节点后，将发射半径调整到最远邻居节点的距离，进一步通过对拓扑图的边进行增删，使网络达到双向连通。邻近图算法仿真结果对比基于方向的拓扑控制算法基于方向的功率控制:这种方法通常需要节点配备多个有向天线，以精确的获得可靠的方向信息来解决到达角度问题。微软亚洲研究院和康奈尔大学的Li等人提出了一种能够保证网络连通性的基于圆锥的拓扑控制算法(CBTC)。基本思想是:节点u选择最小功率P，使得在在任

7、何以u为中心且角度为a的锥形区域内至少有一个邻居。并且理论证明了当时，就可以保证网络的连通性。基于邻居的拓扑控制算法基于节点度数（邻居）的算法LMA、LMN、LINT、LILTLMA(localmeanalgorithm)--本地平均算法给定节点度的上限和下限,动态地调整节点发射功率,使节点的度数始终维持在度数的上限和下限之间.这种算法利用局部信息来调整相邻节点的连通性,从而在保证网络连通的同时使得节点间的链路具有一定的冗余性和扩展性。LMN(localmeanofneighborsalgorithm)--本地邻居平均算法与LMA不一样的地方是，LMN的邻居节点的

8、数目依据于