[发明专利]一种M2M网络中面向异构连通服务的分布式拓扑控制方法

权利要求书

1.一种M2M网络中面向异构连通服务的分布式拓扑控制方法，其特征是，在一个M2M网络中存在称为超级节点和普通节点的两种节点，该分布式方法为每一个超级节点构建和汇聚节点之间的k个不相交的路径，为普通节点至少构建一条路径，满足不同节点和汇聚节点之间的异构连接需求。

2.根据权利要求1所述的分布式拓扑控制方法，其特征是，该方法基于树形结构，包括构建树和扩展树，构建树使所有的节点分布在该树形结构中，汇聚节点作为该树的根节点；扩展树找到超级节点和汇聚节点之间的k个不相交的路径。具体实现步骤如下：

(1)初始化，整个M2M网络中的所有超级节点和普通节点均匀分布在长为lh,宽为dh(dh<lh)的二维笛卡尔坐标系中的一个区域中，汇聚节点t位于坐标位置为(0,dh/2)处；

（2）建立M2M网络的系统模型，对整个M2M的所有节点以及节点之间的连接组成一个无向图G=(V，E)，V代表所有节点的集合，E代表任何一对邻居节点之间的的连接的集合；

（3）汇聚节点t将整个目标域等分成K个子域，节点t将选择每个域中距离各域中心线距离最近的点作为第一层子树的根节点；

（4）从第一层子树根节点出发遍历整个目标域，构建k个不相交的子树；并且将未通过遍历加入子树中的所有的其他节点以最近原则与其未加入到子树中的邻居节点连接，形成一个新的树状拓扑结构图G′＝(V,E′)，其中E′＝{e:e∈E(T)}，E(T)代表树T的所有边组成的集合；

（5）扩展树，对任何一个超级节点wⁱ，其路由路径为R_w，向左或向右横向寻找位于子树T_j上的邻居节点v，如果有通过较短的路径直接连通的邻居节点，取使功率消耗值最小的节点作为节点wⁱ与其他子树之间交叉路径的交叉节点v，如果没有，则对于即将加入路径的节点v，则设一虚拟节点u_f，若子树T_j位于子树T_i的左边，则将虚拟节点u_f放置于(x_w,0)处，否则放置于(x_w,wd)处，x_w,wd分别代表节点wⁱ的横坐标和目标域的宽；通过函数Q(av,uf,ωu,v)=0.1*av,uf/180*π+0.9*ωu,v/(2*Pmax)]]>来找出使其取得最小值的节点v，然后将u和v之间的路径加入到交叉路径重复上述步骤继续寻找直到找到位于子树T_j上的交叉节点，即找到了整个交叉路径在上述函数中，代表节点v和虚拟节点u_f之间的夹角的反正切值，ω_u，v代表连通u和v的功率增加值，P_max代表整个网络中的功率消耗的最大值；

（6）将子树j上的节点v的路由路径R_v和交叉路径合并，得到超级节点wⁱ除路由路径R_w以外到汇聚节点的和R_w不相交的路径；

（7）通过合并树T的所有边和所有超级节点和汇聚节点之间不相交的路径，得到最终的整个网络的拓扑集G″=(V,E″)，其中

E′′={e:e∈E′ore∈Uw=vN+1vN+MTKw},]]>N和M分别代表普通节点和超级节点的个数。