[发明专利]一种具有小世界特征MANET的拓扑控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及MANET的拓扑控制，具体地指一种具有小世界特征MANET的拓扑控制方法，属于无线通信网络领域。

背景技术

MANET（Mobile Ad hoc network，节点具有移动性的Ad hoc网络）拓扑控制主要研究的问题是：在满足网络覆盖度和连通性的前提下，采取有效的措施进行拓扑控制，形成优化的拓扑结构，改善网络的整体性能。如果没有拓扑控制，所有节点都会以最大无线传输功率工作。这种情况下会产生如下问题：节点能量消耗过快，降低网络生存周期；网络结构过于密集，影响通信质量；网络拓扑信息量大，路由计算复杂。因此，需要研究MANET的拓扑控制问题，通过调整节点的发射功率来获得优化的拓扑结构，能够节约能量，延长节点寿命，降低相互干扰，提高吞吐量。

复杂网络作为一门新兴的热门学科，引起了许多专家学者的注意。小世界模型和无标度模型的提出在极大的推动复杂网络基本理论研究的同时，也给无线网络的研究打开了一个全新的思路。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的而提供一种具有小世界特征MANET的拓扑控制方法，本方法结合复杂网络和MANET的相关特性，能够在保证网络连通性的情况下，找到最小的传输半径，提高能量的利用率。

实现本发明目的采用的技术方案是：一种具有小世界特征MANET的网络拓扑控制方法，所述具有小世界特征MANET是通过添加长连接的方式来实现的，该具有小世界特征MANET的网络拓扑控制包括：

（1）采集任意时刻各节点的位置信息，通过所述位置信息构建单跳邻居节点信息表，通过所述单跳邻居节点信息表获得邻接矩阵，在所述邻接矩阵中统计单跳范围内的邻居节点信息；

（2）确定信号传输半径的选取机制；

（3）计算网络中各节点的聚类系数，然后遍历网络中的节点，在遍历过程中按照以下方法进行大功率启用：如果存在孤立节点，则将所述孤立节点优先启用大功率；如果不存在孤立节点，则判断是否存在孤岛现象，如果存在孤岛现象，则将孤岛中聚类系数最大的节点优先启用，如果不存在孤岛现象，则聚类系数大于阈值的节点优先启动大功率。

本发明方法具有以下优点：

1、通过构建具有小世界特征的MANET，使无线网络具有较小的平均路径长度和较大的聚类系数，使网络具有较高的连通性，增强了网络的健壮性。

2、本发明方法对于连通图，优化了网络的路由结构，减少路由代价；对于非连通图，使平均路径长度锐减，消除了网络的孤岛现象，提高了网络的连通性，网络的拓扑结构得到优化，有效地提高了网络的整体性能。

3、本方法能够在保证网络连通性和覆盖度的前提下，提高能量利用率，延长网络生存周期，进而优化网络总体性能。

附图说明

图1为本发明具有小世界特征MANET的网络拓扑控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

本实施例首先分析MANET的复杂统计特性，以说明MANET具备小世界特征及无标度特性，即可利用多射频节点构建小世界MANET。

MANET的复杂统计特性及无标度特性分析通过理论结合实验仿真进行分析，对MANET的平均路径长度、聚类系数和平均度以及度分布进行研究，具体步骤如下所示：

（1）、确定实验仿真模型及其移动场景参数，选择节点个数、信号传输半径、仿真区域面积作为实验仿真变量。

（2）、由于节点的随机移动，使得网络拓扑瞬时变化，针对网络的瞬时拓扑，随机选取网络仿真时刻。为了减少实验仿真误差，可随机选取多个时刻，研究其统计特性。

（3）、确定节点的初始信号传输半径，根据节点的位置信息，计算节点间的相对距离。判断并记录节点间的连接系数，继而得到对应的邻接矩阵。

（4）、将得到的邻接矩阵导入到MATLAB中，利用MATLAB分别计算平均路径长度、聚类系数、平均度的值，同时得到网络的度分布情况。此处可进行多个时刻的统计实验，记录对应时刻的参数值，通过取平均值以减小实验误差。

（5）、针对平均路径长度和聚类系数的变化规律，对MANET的小世界特征进行分析；针对平均度和度分布的变化规律，对MANET的无标度特征进行分析。分析得出MANET具备小世界特征及无标度特性，因此，可以利用多射频节点构建小世界MANET。

本实施例通过实验验证多射频节点构建小世界MANET的可行性。