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光電開關(guān)的TOPDISC算法介紹
 
更新時間:2015.03.01 瀏覽次數(shù):
 

  TOPDISC算法是基于最小支配理論的經(jīng)典算法,它首先由初始節(jié)點發(fā)出拓撲發(fā)現(xiàn)請求,通過廣播該消息來確定網(wǎng)絡(luò)中的骨干節(jié)點,并結(jié)合這些骨干節(jié)點的鄰居節(jié)點的信息形成網(wǎng)絡(luò)拓撲的近似拓撲。在這個近似拓撲形成之后,為了減少算法本身引起的網(wǎng)絡(luò)通信量,只有骨干節(jié)點才對初始節(jié)點的拓撲發(fā)現(xiàn)請求作出相應(yīng)的響應(yīng)。

  為了確定網(wǎng)絡(luò)中的骨干節(jié)點,光電開關(guān)的TOPDISC算法采用的是貪婪算法。具體地,TOPDISC提出了兩種類似的方法:三色法和四色法。

  在三色算法中,節(jié)點可以處于三種不同狀態(tài),分別用白色、黑色、灰色三種顏色表示:

  1、白色,尚未被發(fā)現(xiàn)的節(jié)點,或者說是沒有接收到任何拓撲發(fā)現(xiàn)請求的節(jié)點;

  2、黑色,骨干節(jié)點(簇頭節(jié)點),負責相應(yīng)拓撲發(fā)現(xiàn)請求;

  3、灰色,普通節(jié)點,至少被一個標記為黑色的節(jié)點覆蓋,即黑色節(jié)點的鄰居節(jié)點。

  在初始階段,光電開關(guān)傳感器的所有節(jié)點都被標記為白色,算法由一個初始節(jié)點發(fā)起,算法結(jié)束后所有節(jié)點都將被標記為黑色或者灰色(前提假設(shè)整個網(wǎng)絡(luò)拓撲是連通的)。光電開關(guān)的TOPDISC采用兩種啟發(fā)方法來使得每個新的黑色節(jié)點都盡可能多地覆蓋還沒有被覆蓋的節(jié)點:一種是節(jié)點顏色標記方法:另一種是節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)拓撲發(fā)現(xiàn)請求時將會故意延時一段時間,延時時間的長度反比于該節(jié)點與發(fā)送拓撲發(fā)現(xiàn)請求到該節(jié)點的節(jié)瞇之間的距離。三色法的詳細過程描述如下:

  1、初始節(jié)點被標注記為黑色,并向網(wǎng)絡(luò)廣播拓撲發(fā)現(xiàn)請求;

  2、當白色節(jié)瞇收到來自黑色節(jié)點的拓撲發(fā)現(xiàn)請求時,將被標記為灰色,并在延時時間TWB后繼續(xù)廣播拓撲發(fā)現(xiàn)請求,TWB反比于它與黑色節(jié)點之間的距離;

  3、當白色節(jié)點收到來自灰色節(jié)點的拓撲發(fā)現(xiàn)請求時,將在等待時間TWC后標記為黑色,但如果在等待周期又收到來自黑色節(jié)點的拓撲發(fā)現(xiàn)請求則先優(yōu)先標記為灰色;同樣,等待時間TWG反比于該白色節(jié)點與灰色節(jié)點之間的距離。不管節(jié)點被標記為灰色還是黑色,都將在完成顏色標記后繼續(xù)廣播拓撲發(fā)現(xiàn)請求;

  4、所有已被標記為黑色或者灰色的節(jié)點,都將忽略其他節(jié)點的拓撲發(fā)現(xiàn)請求。

  為了使得每個新的黑色節(jié)點都盡可能多地覆蓋還沒有被覆蓋的節(jié)點,光電開關(guān)傳感器的TOPDISC采用了反比于節(jié)點之間距離的轉(zhuǎn)發(fā)延時機制。其合理懷簡單解釋為:理想情況下,節(jié)點的覆蓋面積和局部的節(jié)點部署密度。對于一個正在轉(zhuǎn)發(fā)拓撲發(fā)現(xiàn)請求的節(jié)點,它所能覆蓋的新的節(jié)點(還沒有被任何節(jié)點覆蓋的)則正比于它的覆蓋面積與已經(jīng)覆蓋的面積之差。

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