无线自组网是一种由无线节点组成的临时网络，无需固定基础设施支持。这些网络通常被用于临时的、无中心的或者灾难恢复环境中。由于无线自组网的节点往往具有有限的能量、带宽和处理能力，因此对网络拓扑的控制至关重要。拓扑控制算法通过改变节点间的通信链路，从而优化网络性能，减少能耗，并延长网络的生命周期。定向天线在此场景下扮演着重要角色，通过其指向性，可以减少信号干扰，增加空间复用性，并提升通信质量。
在本论文中，刘军等人提出了一种基于定向天线的无线自组网拓扑控制算法，名为K-DRNG。该算法分为三个主要阶段：
1. 信息收集阶段：在此阶段中，节点通过调整发射功率并控制扇区转换来收集邻域内的拓扑信息。定向天线的使用允许节点更精确地控制信号覆盖范围，并且可以有效减少对非相邻节点的干扰。
2. 拓扑构建阶段：节点根据链路权重和自身的剩余能量来构建一个定向邻近图（directed relative neighborhood graph）。链路权重通常基于信号质量、距离和干扰等因素来设定。通过这样的图，节点之间建立起以能量和链路状态为依据的最优连接。
3. 拓扑优化阶段：在构建了初始拓扑之后，此阶段的目的是通过添加或删除方向性链路来优化网络结构，从而确保拓扑的双向连通性。双向连通性意味着任何两个节点之间都可以相互通信，这对于网络的可靠性非常重要。
K-DRNG算法着重解决了无线自组网中的三个主要问题：节点异构、能量有限、带宽受限。
- 节点异构问题是指自组网中的节点能力各不相同，可能包括不同的处理能力、存储能力、能源供应和通信能力。使用定向天线可以有效地针对不同节点进行针对性通信，提高整体网络性能。
- 能量有限问题指的是无线自组网节点通常依靠电池供电，因此能耗是一个重要关注点。K-DRNG算法通过选择链路权重和节点剩余能量最佳的路径进行通信，从而减少了不必要的能耗。
- 带宽受限问题涉及到无线通信资源的稀缺性。通过定向天线，可以在有限的频谱资源内实现更有效的通信，同时避免或减少节点间的相互干扰。
仿真结果显示，K-DRNG算法能够有效降低网络中节点的平均能耗，增加无线资源的空间复用性，并提高整体网络性能。这表明了定向天线技术在无线自组网拓扑控制中的重要性与实用价值。
关键词中的“无线自组网”指代了本研究的应用场景；“拓扑控制”是指本文的研究主题，即网络拓扑的组织与管理；“定向天线”是实现本算法的关键技术；“异构”强调了网络中节点能力差异的问题；NS2是指网络仿真工具Network Simulator version 2，常用于模拟和分析无线网络的性能。
中图分类号TP393代表本文隶属于计算机网络和互联网领域的分类。文献标志码A表明这是一篇原始研究论文。文章编号是发表在期刊中的唯一标识，便于引用与查询。
本研究通过定向天线的特性，优化了无线自组网的拓扑结构，从而解决了节点异构、能量和带宽受限等问题。这对于提升无线自组网的实际应用能力、延长网络寿命以及改善网络通信质量都具有重要的意义。
