無(wú)線自組網(wǎng)的拓?fù)淇刂撇呗苑治?/h1>
2019-02-13 20:46:25秦超
數(shù)字通信世界 2019年2期
秦 超
（中海油信息科技有限公司天津分公司，天津 300457）
1 無(wú)線自組網(wǎng)的簡(jiǎn)述
無(wú)線自組網(wǎng)以其非常好的便利性，最開(kāi)始對(duì)無(wú)線自組網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的目的是出于軍事方面的應(yīng)用，因?yàn)橥ㄟ^(guò)無(wú)線自組網(wǎng)就可以在已經(jīng)存在的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上再提供一個(gè)堅(jiān)硬的通信支撐環(huán)境，對(duì)于保密性極高的軍事活動(dòng)來(lái)說(shuō)，這是一種可用性極大的網(wǎng)絡(luò)拓展方式。主機(jī)和路由器都有它們各自不同的任務(wù)，這種網(wǎng)絡(luò)包括移動(dòng)管理、拓?fù)淇刂?、網(wǎng)絡(luò)管理、能量保護(hù)等關(guān)鍵性技術(shù)，而其中又以拓?fù)淇刂茷橹攸c(diǎn)研究?jī)?nèi)容，當(dāng)然每一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)都是很重要的。
2 拓?fù)淇刂频闹匾?/h2>
由于拓?fù)淇刂茊?wèn)題會(huì)直接影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能，所以人們對(duì)這個(gè)問(wèn)題的重視程度會(huì)相對(duì)來(lái)說(shuō)會(huì)高于無(wú)線自組網(wǎng)的其他關(guān)鍵技術(shù)，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)太過(guò)自由，它可以用任何速度和任意一種方式來(lái)進(jìn)行移動(dòng)，節(jié)點(diǎn)之間還會(huì)受到無(wú)線信道的影響隨時(shí)發(fā)生任何可能的變化，而且它進(jìn)行變化的速度和方式都是人們難以預(yù)測(cè)到的，所以這就在很大程度上加大了對(duì)無(wú)線自組網(wǎng)拓?fù)淇刂频碾y度。所以需要通過(guò)節(jié)點(diǎn)間的一些通信串路以及傳輸范圍，使得節(jié)點(diǎn)間生成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)滿(mǎn)足某一種性質(zhì)，以此來(lái)降低一些難以避免的網(wǎng)絡(luò)干擾、提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐率等。
3 無(wú)線自組網(wǎng)的拓?fù)淇刂撇呗缘暮?jiǎn)單分析
上述部分已經(jīng)對(duì)拓?fù)淇刂圃跓o(wú)線自組網(wǎng)中的重要性進(jìn)行了簡(jiǎn)單的一個(gè)分析說(shuō)明，但是我們都知道，任何一種技術(shù)都需要一個(gè)完整、合理的實(shí)施策略，對(duì)無(wú)線自組網(wǎng)的拓?fù)鋪?lái)說(shuō)也一樣，需要構(gòu)建出完善合理的拓?fù)淇刂撇呗圆拍苡行Х乐篃o(wú)線自組網(wǎng)的所有的節(jié)點(diǎn)都以它們能夠用上的最大傳輸功率來(lái)進(jìn)行運(yùn)行工作，從而達(dá)到使無(wú)線自組網(wǎng)的各方面性能得到更好的發(fā)揮利用。
3.1 拓?fù)淇刂撇呗詰?yīng)該滿(mǎn)足的性質(zhì)
拓?fù)淇刂撇呗砸獫M(mǎn)足以下幾個(gè)或者是一個(gè)性質(zhì)才能應(yīng)用到實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂浦腥?，一是連通性，要滿(mǎn)足拓?fù)涞倪B通性，目的是為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間能夠進(jìn)行互相聯(lián)通，也就是可以從任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送消息到另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)中去；二是稀疏性，拓?fù)涞南∈栊允侵干傻耐負(fù)渲羞厰?shù)O（n），其中n表示的是節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，通過(guò)滿(mǎn)足稀疏性可以很有效的減少網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的各種不好的干擾、簡(jiǎn)化路由計(jì)算以及提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐率等，能夠?yàn)橹鳈C(jī)節(jié)約不少的資源；三是對(duì)稱(chēng)性，即要求生成的拓?fù)渲械拇方Y(jié)構(gòu)是對(duì)稱(chēng)的
3.2 拓?fù)淇刂撇呗缘姆诸?lèi)以及所使用到的研究工具
拓?fù)淇刂撇呗缘姆诸?lèi)方式也是多種多樣的，如果是根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)間的傳輸范圍來(lái)分的話(huà)，可以將其分為同構(gòu)拓?fù)淇刂坪头峭瑯?gòu)拓?fù)淇刂七@兩種拓?fù)淇刂祁?lèi)型，對(duì)這兩種類(lèi)型進(jìn)行通俗一點(diǎn)的解釋就是同構(gòu)拓?fù)淇刂圃谕負(fù)浣Y(jié)構(gòu)中所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的傳輸范圍都是相同的，再找到節(jié)點(diǎn)傳輸范圍的最小值來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)化，然后可以再通過(guò)節(jié)點(diǎn)間的密集程度的不同，進(jìn)一步將其細(xì)分為密集網(wǎng)的拓?fù)淇刂坪拖∈杈W(wǎng)的拓?fù)淇刂七@兩種。而非同構(gòu)拓?fù)淇刂苿t是和同構(gòu)拓?fù)淇刂葡喾?，?duì)非同構(gòu)拓?fù)淇刂七M(jìn)行細(xì)分的話(huà)，就可以分為基于方向的拓?fù)淇刂坪突卩従庸?jié)點(diǎn)的拓?fù)淇刂?。目前在拓?fù)淇刂撇呗灾杏玫降难芯糠椒ㄖ饕袔缀畏ê透怕史▋煞N。
3.3 同步拓?fù)淇刂撇呗?/h3>
A.稀疏自組網(wǎng)的拓?fù)淇刂?/p>
這種策略的主要思想就是要找到能夠保持網(wǎng)絡(luò)連通的最小使用功率。
B.密集自組網(wǎng)的拓?fù)淇刂?/p>
這種控制策略主要考慮到能量的有效性和網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，要在保證網(wǎng)絡(luò)連通的前提下降全網(wǎng)的功率調(diào)整到最小值，所以核心問(wèn)題就是怎樣來(lái)對(duì)全網(wǎng)的最佳公共發(fā)射功率進(jìn)行設(shè)置。知道了核心問(wèn)題，具體的策略就是將所有的節(jié)點(diǎn)都以相同的功率進(jìn)行發(fā)射，因?yàn)槊恳粋€(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)著不止一個(gè)的路由表，而每一個(gè)路由表又對(duì)應(yīng)著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的公共功率量級(jí)，這樣的話(huà)，就能夠產(chǎn)生一個(gè)功率量級(jí)下的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>
3.4 非同拓?fù)淇刂撇呗?/h3>
A.基于方向的拓?fù)淇刂?/p>
要對(duì)于基于方向的拓?fù)溥M(jìn)行控制的話(huà)，可以用通過(guò)基于圓錐體的RNG分布式算法來(lái)進(jìn)行，這種方式是對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行不斷地增加，以此來(lái)找到被覆蓋的區(qū)域中的最近的節(jié)點(diǎn)，之后再用RNG來(lái)對(duì)節(jié)點(diǎn)的角度進(jìn)行計(jì)算。
B.基于鄰居節(jié)點(diǎn)的拓?fù)淇刂?/p>
對(duì)于基于鄰居節(jié)點(diǎn)的拓?fù)淇刂撇呗钥梢允褂脦в懈?jìng)爭(zhēng)索引的分布式算法，可以將所有的節(jié)點(diǎn)把本地的節(jié)點(diǎn)密度保持在一個(gè)特殊值上面，這是為了維護(hù)全網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)密度，鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)來(lái)表示某個(gè)節(jié)點(diǎn)的本地節(jié)點(diǎn)密度，再根據(jù)節(jié)點(diǎn)密度值來(lái)對(duì)傳輸范圍進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文只是對(duì)無(wú)線自組網(wǎng)的拓?fù)淇刂撇呗赃M(jìn)行一個(gè)很簡(jiǎn)單的分析和闡述，而實(shí)際的操作過(guò)程肯定是非常復(fù)雜且需要相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)人員謹(jǐn)慎、合理的進(jìn)行操作，近些年來(lái)拓?fù)淇刂撇呗砸呀?jīng)成為了很多專(zhuān)家研究無(wú)線自組網(wǎng)的熱點(diǎn)，但就目前的研究情況來(lái)看還有很多需要解決的問(wèn)題，比如模型過(guò)于理想化就是其中一個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題，總之，對(duì)無(wú)線自組網(wǎng)的拓?fù)淇刂七€任重道遠(yuǎn)。
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秦 超
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2 拓?fù)淇刂频闹匾?/h2>
由于拓?fù)淇刂茊?wèn)題會(huì)直接影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能，所以人們對(duì)這個(gè)問(wèn)題的重視程度會(huì)相對(duì)來(lái)說(shuō)會(huì)高于無(wú)線自組網(wǎng)的其他關(guān)鍵技術(shù)，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)太過(guò)自由，它可以用任何速度和任意一種方式來(lái)進(jìn)行移動(dòng)，節(jié)點(diǎn)之間還會(huì)受到無(wú)線信道的影響隨時(shí)發(fā)生任何可能的變化，而且它進(jìn)行變化的速度和方式都是人們難以預(yù)測(cè)到的，所以這就在很大程度上加大了對(duì)無(wú)線自組網(wǎng)拓?fù)淇刂频碾y度。所以需要通過(guò)節(jié)點(diǎn)間的一些通信串路以及傳輸范圍，使得節(jié)點(diǎn)間生成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)滿(mǎn)足某一種性質(zhì)，以此來(lái)降低一些難以避免的網(wǎng)絡(luò)干擾、提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐率等。
3 無(wú)線自組網(wǎng)的拓?fù)淇刂撇呗缘暮?jiǎn)單分析
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3.2 拓?fù)淇刂撇呗缘姆诸?lèi)以及所使用到的研究工具
拓?fù)淇刂撇呗缘姆诸?lèi)方式也是多種多樣的，如果是根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)間的傳輸范圍來(lái)分的話(huà)，可以將其分為同構(gòu)拓?fù)淇刂坪头峭瑯?gòu)拓?fù)淇刂七@兩種拓?fù)淇刂祁?lèi)型，對(duì)這兩種類(lèi)型進(jìn)行通俗一點(diǎn)的解釋就是同構(gòu)拓?fù)淇刂圃谕負(fù)浣Y(jié)構(gòu)中所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的傳輸范圍都是相同的，再找到節(jié)點(diǎn)傳輸范圍的最小值來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)化，然后可以再通過(guò)節(jié)點(diǎn)間的密集程度的不同，進(jìn)一步將其細(xì)分為密集網(wǎng)的拓?fù)淇刂坪拖∈杈W(wǎng)的拓?fù)淇刂七@兩種。而非同構(gòu)拓?fù)淇刂苿t是和同構(gòu)拓?fù)淇刂葡喾?，?duì)非同構(gòu)拓?fù)淇刂七M(jìn)行細(xì)分的話(huà)，就可以分為基于方向的拓?fù)淇刂坪突卩従庸?jié)點(diǎn)的拓?fù)淇刂?。目前在拓?fù)淇刂撇呗灾杏玫降难芯糠椒ㄖ饕袔缀畏ê透怕史▋煞N。
3.3 同步拓?fù)淇刂撇呗?/h3>
A.稀疏自組網(wǎng)的拓?fù)淇刂?/p>
這種策略的主要思想就是要找到能夠保持網(wǎng)絡(luò)連通的最小使用功率。
B.密集自組網(wǎng)的拓?fù)淇刂?/p>
這種控制策略主要考慮到能量的有效性和網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，要在保證網(wǎng)絡(luò)連通的前提下降全網(wǎng)的功率調(diào)整到最小值，所以核心問(wèn)題就是怎樣來(lái)對(duì)全網(wǎng)的最佳公共發(fā)射功率進(jìn)行設(shè)置。知道了核心問(wèn)題，具體的策略就是將所有的節(jié)點(diǎn)都以相同的功率進(jìn)行發(fā)射，因?yàn)槊恳粋€(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)著不止一個(gè)的路由表，而每一個(gè)路由表又對(duì)應(yīng)著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的公共功率量級(jí)，這樣的話(huà)，就能夠產(chǎn)生一個(gè)功率量級(jí)下的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>
3.4 非同拓?fù)淇刂撇呗?/h3>
A.基于方向的拓?fù)淇刂?/p>
要對(duì)于基于方向的拓?fù)溥M(jìn)行控制的話(huà)，可以用通過(guò)基于圓錐體的RNG分布式算法來(lái)進(jìn)行，這種方式是對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行不斷地增加，以此來(lái)找到被覆蓋的區(qū)域中的最近的節(jié)點(diǎn)，之后再用RNG來(lái)對(duì)節(jié)點(diǎn)的角度進(jìn)行計(jì)算。
B.基于鄰居節(jié)點(diǎn)的拓?fù)淇刂?/p>
對(duì)于基于鄰居節(jié)點(diǎn)的拓?fù)淇刂撇呗钥梢允褂脦в懈?jìng)爭(zhēng)索引的分布式算法，可以將所有的節(jié)點(diǎn)把本地的節(jié)點(diǎn)密度保持在一個(gè)特殊值上面，這是為了維護(hù)全網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)密度，鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)來(lái)表示某個(gè)節(jié)點(diǎn)的本地節(jié)點(diǎn)密度，再根據(jù)節(jié)點(diǎn)密度值來(lái)對(duì)傳輸范圍進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文只是對(duì)無(wú)線自組網(wǎng)的拓?fù)淇刂撇呗赃M(jìn)行一個(gè)很簡(jiǎn)單的分析和闡述，而實(shí)際的操作過(guò)程肯定是非常復(fù)雜且需要相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)人員謹(jǐn)慎、合理的進(jìn)行操作，近些年來(lái)拓?fù)淇刂撇呗砸呀?jīng)成為了很多專(zhuān)家研究無(wú)線自組網(wǎng)的熱點(diǎn)，但就目前的研究情況來(lái)看還有很多需要解決的問(wèn)題，比如模型過(guò)于理想化就是其中一個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題，總之，對(duì)無(wú)線自組網(wǎng)的拓?fù)淇刂七€任重道遠(yuǎn)。
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