基于传感器网络拓扑控制优化方案

参考文献（Ma et al.，2007）对基于IEEE 802.15.4的传感器网络（更多细节参见第1章）中的星形拓扑的拓扑控制问题进行了研究。这种拓扑为节点定义了两种角色：协调器或设备。协调器通过缓冲和路由数据包，为相关设备提供服务，这样设备能够转入休眠状态，且仅当设备需要与协调器进行通信时才被唤醒。参考文献（Ma et al.，2007）证实，两个节点之间的路由是双向连通的，当且仅当路由上的所有中间节点都是协调器。这是因为设备（非协调器）节点无法与路由上的先前和后续节点同步于相同时间处。这意味着骨干网的CDS概念被IEEE802.15.4星形拓扑中的媒体接入协议所包含。这样每个协调器节点的占空比为100%，而设备节点则周期性地处于休眠状态。因此，选择小尺寸CDS作为协调器是非常重要的。

为了构建CDS，参考文献（Ma et al.，2007）提出了三种局部修剪算法。自修剪算法工作原理如下：假定S（v）是节点u的邻居集，且节点u的优先级比节点v高。如果：（i）S（v）不是非空集，且是连通的；（ii）节点v的任一邻居被S（v）所覆盖（即它要么位于S（v）中，要么是S（v）中节点的邻居），则节点v不是协调器。节点优先级的确定主要是基于其能级、节点ID或节点度数。需要注意的是，该定义与参考文献（Dai and Wu，2003；Carle and Simplot-Ryl，2004；Stojmenovic et al.，2004）中给出的广义规则CDS概念相同。

顺序修剪（Ma et al.，2007）是一个类似的概念。唯一的差别在于S（v）不仅包含具有较高优先级的邻居，而且包含已经成为协调器、具有较低优先级的邻居。因此，顺序修剪算法的协调器节点集是自修剪算法协调器节点集的子集。参考文献（Dai and Wu，2004）也对CDS概念的这一变形进行了描述。(www.xing528.com)

分层修剪方法不需要等待所有具有较高优先级的邻居，每个节点只需要考虑所有具有较高跳距的邻居。也就是说，定义中的邻居集S（v）包含了所有具有较高优先级的邻居以及所有满足d（u）>d（v）条件的节点u的邻居，其中d（u）表示从节点u到汇聚节点的跳数。这样，同一层中的所有节点可以同时决定其角色。目前已经证实，分层修剪算法的协调器节点集是自修剪算法协调器节点集的子集。