选取RNG拓扑控制算法,用MATLAB编程实现该算法并用图形显示效果。要求有执行算法前后拓扑对比图、链路数量统计对比(拓扑发现算法要显示拓扑最终状态并对节点角色进行标注)。节点数目最少 50 个,随机分布,其他如通信半径、部署区域大小等自行选取。考虑到连通性问题,要求应用拓扑控制的初始网络为全连通网络,即每个节点与其他任意节点至少存在一条链路(可在随机生成节点位置时多试几次或增加节点密度)。
时间: 2023-08-09 07:10:10 浏览: 136
首先,需要了解RNG拓扑控制算法的原理。RNG(Relative Neighborhood Graph)是一种基于节点之间的相对距离关系建立的无向图,该算法建立RNG图的流程如下:
1. 对于每一个节点,计算其与所有其他节点的距离。
2. 对于每个节点i,选择距离节点i最近的若干个节点j,如果节点i和节点j之间没有其他节点k,使得d(i,k)<d(i,j),则在节点i和节点j之间建立一条无向边。
RNG拓扑控制算法建立RNG图后,对于节点i,选择其所有邻居节点j中距离i最小的节点k,然后将i和k之间的链路保留,其他链路删除。这样就可以构建一个更加优化的拓扑结构。
接下来是MATLAB实现代码:
```matlab
%节点数量
n=50;
%部署区域大小
area_size=100;
%通信半径
radio=18;
%初始化节点
nodes=struct('x',num2cell(rand(1,n)*area_size),'y',num2cell(rand(1,n)*area_size));
%将每个节点与其他节点计算距离
dist=zeros(n,n);
for i=1:n-1
for j=i+1:n
dist(i,j)=sqrt((nodes(i).x-nodes(j).x)^2+(nodes(i).y-nodes(j).y)^2);
dist(j,i)=dist(i,j);
end
end
%建立RNG图
RNG=zeros(n,n);
for i=1:n
[~,index]=sort(dist(i,:));
for j=2:n
k=index(j);
flag=1;
for m=1:n
if m~=i && m~=k && dist(i,m)<dist(i,k)
if dist(i,m)<dist(i,j)
flag=0;
break;
end
end
end
if flag==1
RNG(i,k)=1;
RNG(k,i)=1;
end
end
end
%绘制RNG拓扑图
figure(1);
clf;
hold on;
for i=1:n-1
for j=i+1:n
if RNG(i,j)==1
plot([nodes(i).x,nodes(j).x],[nodes(i).y,nodes(j).y],'b');
end
end
end
axis([0 area_size 0 area_size]);
title('RNG拓扑图');
%构建全连通图
flag=0;
while flag==0
G=zeros(n,n);
for i=1:n-1
for j=i+1:n
if dist(i,j)<=radio
G(i,j)=1;
G(j,i)=1;
end
end
end
[S,C]=graphconncomp(G);
if S==1
flag=1;
end
end
%绘制原始拓扑图
figure(2);
clf;
hold on;
for i=1:n-1
for j=i+1:n
if G(i,j)==1
plot([nodes(i).x,nodes(j).x],[nodes(i).y,nodes(j).y],'b');
end
end
end
axis([0 area_size 0 area_size]);
title('原始拓扑图');
%RNG拓扑控制
for i=1:n
[~,index]=sort(dist(i,:));
for j=2:n
k=index(j);
if RNG(i,k)==1
min_dist=inf;
for m=1:n
if G(i,m)==1 && dist(m,k)<min_dist
min_dist=dist(m,k);
min_index=m;
end
end
for m=1:n
if m~=i && m~=k && G(i,m)==1 && G(m,k)==1 && dist(i,m)+dist(m,k)==dist(i,k)
G(m,k)=0;
G(k,m)=0;
end
end
G(i,k)=1;
G(k,i)=1;
G(k,min_index)=1;
G(min_index,k)=1;
end
end
end
%绘制控制后的拓扑图
figure(3);
clf;
hold on;
for i=1:n-1
for j=i+1:n
if G(i,j)==1
plot([nodes(i).x,nodes(j).x],[nodes(i).y,nodes(j).y],'b');
end
end
end
axis([0 area_size 0 area_size]);
title('控制后的拓扑图');
%链路数量统计对比
links1=sum(sum(G))/2;
links2=sum(sum(RNG))/2;
fprintf('控制前链路数量:%d\n',links1);
fprintf('RNG图链路数量:%d\n',links2);
fprintf('控制后链路数量:%d\n',links1-links2+sum(nonzeros(RNG))/2);
```
运行代码后,会弹出三个图形窗口,分别为RNG拓扑图、原始拓扑图和控制后的拓扑图。其中,控制前链路数量、RNG图链路数量和控制后链路数量也会在MATLAB命令窗口中输出。
需要注意的是,在构建全连通图时,可能会出现无法构建全连通图的情况,此时需要调整节点数量、通信半径或部署区域大小等参数,或者增加节点密度。
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