无线传感器网络中d-Hop 2-连通容错支配集的分布式构造算法

无线传感器网络随节点移动组成自我维持的自组织系统,采用连通支配集的虚拟骨干技术可使平面网络系统层次化而简化节点路由、管理和维护。但大规模无线传感器网络的连通支配集节点数目依然庞大,d-hop连通支配集可以大大减小支配集节点数目。另外,由于存在节点失效、链路断裂等无线特性,虚拟骨干网需要具备一定的容错性。在单位圆盘图网络模型中为构建精简且具有容错能力的虚拟骨干网,提出d-hop 2-连通支配集的分布式构造算法,先构造d-hop独立支配集后再连通形成d-hop 2-连通支配集。并从理论和仿真上对算法的复杂度、近似比和算法性能作了进一步探讨和验证。     

能量均衡的最小2-连通2-支配集的分布式算法

在无线传感器网络中,一般通过构造连通支配集形成虚拟骨干网来分层路由。现有算法通常只考虑如何获得规模较小的支配集,忽略网络自身的不稳定性,使得节点失效或链路失败经常发生。针对连通支配集的容错能力,结合节点度与能量因素,提出一种能量均衡的最小2-连通2-支配集的分布式算法（DA-EBM）。 Omnet仿真实验表明, DA-EBM算法构造的容错连通支配集能有效均衡能量消耗,延长网络生命周期。     

能量均衡的最小连通支配集分布式算法

在无线传感器网络路由协议中,最小连通支配集构成的虚拟骨干网是缓解广播风暴的有效方法。现有算法在构造连通支配集时,通常只考虑支配集的规模,虽然获得了较小的支配集,但也造成虚拟骨干网生命周期较短等问题。为了有效解决该问题,提出了一种能量均衡的最小连通支配集分布式算法(EB-MCDS)。仿真实验结果表明,与现有算法相比,EB-MCDS算法有效的均衡了网络能量,延长了网络生命周期20%左右。     

无线传感器网络中2-连通k-支配的容错连通支配集构造

无线传感器网络可采用连通支配集的虚拟骨干技术使平面网络层次化,但传感器节点的失效和链路的断裂会导致网络失败,虚拟骨干网最好具有容错性好、可靠性高的特性.对此,提出具有容错性的2-连通 -支配集的构造算法,以节点自身和邻域信息分布式地构造 -支配节点,利用最小生成树和块-割点图将 -支配节点2-连通.理论分析和实验仿真表明此算法具有较好的算法性能比,在中等规模网络中会产生更少的具有容错性的 -支配节点,可节省传感器节点的能量消耗和网络的通信开销.     

能量限制的连通支配集分布式构造

在无线传感器网络中,通常采用连通支配集来构成一个虚拟骨干网以进行分层路由。在支配集中的节点的耗能相对其它节点要多,虚拟骨干网的生存周期由剩余能量最小的传感器节点决定。提出了一个有能量门限限制的连通支配集分布式构造算法,算法的主要思路是从任一节点开始,采用邻域深度优先搜索,当一个方向搜索结束时再回朔搜索其它方向来形成连通支配集;若某一支配点的邻域中的节点能量小于门限值,则回朔搜索其它方向来形成支配集。     

无线传感网络中能量均衡的连通支配集算法

连通支配集是无线传感器网络中构建虚拟骨干网络的重要手段.由于支配集中节点的能耗相对其他节点要多,支配集中剩余能量较小的节点决定了虚拟骨干网的生命周期.现有算法或者只是关注构造较小的支配集,或者没有考虑调整能耗极快的支配节点.提出了一种能量均衡的连通支配集算法,基于节点剩余能量和连通度构造支配集,在网络运行过程中根据耗能速度,提前选择候选支配节点,分流负载过重的支配节点.仿真结果表明,新算法能以较小消息开销,有效延长网络寿命.     

基于连通支配集的虚拟骨干网构造算法

针对无线传感器网络中缺少骨干网络的问题,提出一种基于连通支配集的虚拟骨干网构造算法。该算法利用图论中的极大独立集和连通支配集构造一个虚拟骨干网络,运用修剪规则去除冗余节点,通过优先选择能量多、距离近的节点使网络寿命更长、延迟更小。实验结果表明,该算法在单位圆图中产生的连通支配集至多为7.6opt+1.4,消息复杂度和时间复杂度为O(n)。     

传感器网络中基于连通支配集的路由算法

针对传感器网络节点资源有限的特点,结合连通支配集的概念,提出了基于小连通支配集的路由算法,算法通过高效地构造最小连通支配集形成一个虚拟骨干网,使得数据转发可以高效地进行,而且算法是层次式的,具有良好的可扩展性,模拟实验和理论分析也表明算法具有良好的性能。     

基于参考能量的无线传感器网络连通支配集算法研究

无线传感器网络中通常利用连通支配集形成虚拟骨干网以进行分层次的路由.现有算法所得到的连通支配集或者只适用于图的连通度比较大的情况,或者没有考虑支配节点的能量等特性.本文设计了一种基于参考能量的连通支配集构造算法,在考虑支配节点的剩余能量的基础上生成连通支配集,使获得的连通支配集不仅适合于各种连通度的拓扑情况,而且具有更好的能量性能.     

无线传感器网络中具有容错能力的连通支配集构造算法*

根据无线传感器网络中虚拟骨干节点极易失效的问题,建立了一个具有容错能力的连通支配集。首先提出了一种分布式连通支配集构造算法DACDS;然后在这个算法基础上,根据一般构造容错支配集的规则,提出了容错算法kCDS;最后根据该算法的缺点,对其作了一个改进,并对kCDS和改进kCDS算法进行了仿真。仿真结果表明,改进kCDS算法具有更好的性能。     

无线传感器网络中一种改进的能效数据收集协议

基于连通支配集的虚拟骨干是减少支配节点数量和限制路由搜索空间的关键技术,对于优化无线传感器网络生命起到重要作用。ViTAMin协议不但能通过关闭一些非必要节点产生虚拟骨干,而且能将采集的数据沿着距离基站能耗最低的路径进行发送,以节省能量。针对ViTAMin可能会产生非连通网络且支配节点能耗不均衡的问题,提出了一种基于虚拟骨干的能效数据收集协议EEVB。理论分析证明,EEVB能够以O(n)的时间与信息复杂度构造连通支配集,仿真实验进一步证实EEVB能够以较小的能耗开销构建规模较小的连通支配集,并有效延长网络的生命时间。     

Connected dominating sets in wireless ad hoc and sensor networks – A comprehensive survey

Topology control is a fundamental issue in wireless ad hoc and sensor networks. Due to intrinsic characteristic of flatness, hierarchical topology can achieve the scalability and efficiency of a wireless network. To solve this problem, one can construct a virtual backbone network by using a connected dominating (CDS) set of a wireless network. In past few years, efficiently and fast construct a CDS in a wireless network as a virtual backbone has been the main research problem in hierarchical topology control. In this paper, we give a comprehensive survey for CDSs and related problems with various network models and specific applications. To conclude, some open problems and interesting issues in this field are proposed.     

基于相邻矩阵快速构建虚拟主干网的近似算法

在无线Ad-hoc网络中,基于极小连通支配集的虚拟主干网技术对资源分配和路由优化具有重要的作用。首先证明了相邻矩阵理论的一个有关结论,然后利用此结论以及极大独立集和极小支配集的关系,提出了一种基于相邻矩阵快速构建无线Ad-hoc网络最小连通支配集的近似算法,并给出了算法的正确性证明、复杂性分析和近似比分析。仿真试验结果表明,利用该算法可以快速高效地构建Ad-hoc网络的虚拟主干网。     

无线传感器网络极小连通支配集算法的改进

无线传感器网络中,基于极小连通支配集的虚拟骨干网的构建使得路由搜索空间集中在支配节点之间,能够有效节省网络资源,减少冗余转发节点。首先提出连通支配集的数学模型。基于WL算法,提出改进的极小连通支配集分布式算法。仿真结果表明,改进算法求得的连通支配集较小,可为无线传感器网络中的路由协议提供通讯基础。     

无线自组网络中的消息最优的连通控制集

在无线自组网中,提出了一种虚拟骨干网连通控制集(connected dominating set)。然而,寻找最小连通控制集(minimum connected dominating set)是一个NP困难的问题。在很多文献中已经提出了计算最小连通控制集的近似算法,这些算法大都存在近似比很差、时间复杂度和消息复杂度高等问题。近年来,提出了一些新的构造连通控制集的分布式启发式算法。这些新的启发式算法基于生成树的构造,这使得在迁移和拓扑更改的情况下维护连通控制集的通信开销非常昂贵,会对整个网络的性能及生存时间产生影响。因此消息最优的连通控制集也就被提出。在保证构建消息最优的连通控制集的情况下,通过建立一种新的求解极大独立集的模型,考虑到圆不能密铺会造成一定的误差,通过使用正六边形来代替R为0.5的圆,从而求得了一个更为精确的三跳内极大独立集,改善了文献[16]中的结果,得到了更小的连通控集近似比,其值为143opt+33。     

Fast distributed dominating set based routing in large scale MANETs

Hierarchical routing techniques have long been known to increase network scalability by constructing a virtual backbone. Even though MANETs have no physical backbone, a virtual backbone can be constructed by finding a connected dominating set (CDS) in the network graph. Many centralized as well as distributed algorithms have been designed to find a CDS in a graph (network). Theoretically, any centralized algorithm can be implemented in a distributed fashion, with the tradeoff of higher protocol overhead. Because centralized approaches do not scale well and because distributed approaches are more practical especially in MANETs, we propose a fast distributed connected dominating set (FDDS) construction in MANETs. FDDS has message and time complexity of O(n) and O(Δ²), where n is the number of nodes in the network and Δ is the maximum node degree. According to our knowledge, FDDS achieves the best message and time complexity combinations among the previously suggested approaches. Moreover, FDDS constructs a reliable virtual backbone that takes into account (1) node’s limited energy, (2) node’s mobility, and (3) node’s traffic pattern. Our simulation study shows that FDDS achieves a very low network stretch. Also, when the network size is large, FDDS constructs a backbone with size smaller than other well known schemes found in the literature.