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。     

无线传感器网络中的连通支配集求解算法

连通支配集在无线传感器网络中有着重要的作用,通过对连通支配集的深入分析得到了关于连通支配集的一个新特性,即最小连通支配集是图的一棵包含最多叶子节点的生成树中的非叶子节点的集合。根据这个结论设计了一种全新的连通支配集求解算法,即通过建立一棵含叶子节点较多的生成树来寻找一个较小的连通支配集。仿真实验表明,新算法较前人的算法有明显的改进。     

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。     

传感器网络中高效的最小连通支配集求解算法

在无线传感器网络中,连通支配集被广泛应用于构建虚拟主干。由于求解最小连通支配集是一个NP难问题,许多近似算法被提出用于构建可用的最小连通支配集。针对当前近似算法存在的不足,我们提出了一个新的分布式近似构造算法—CDS-HG,该算法用层次图对无线传感器网络进行建模,算法用基于竞争的贪心策略从每一层选出最少的节点去支配下一层的所有节点。理论分析和模拟结果表明,CDS-HG算法产生的连通支配集是目前最小,并且其消息复杂度也是目前最低的。     

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。     

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.     

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。     

基于最小连通支配集的无线传感器网络容错研究

过多的跳数对于无线传感器网络容错是不利的。无线传感器网络以往的研究中最小连通支配集主要是作为骨干网来使用,通过结合度来构建最小连通支配集,使得所构建的最小连通支配集不仅具备骨干网的功能,还具有容错的作用。提出了构建具有容错作用的基于度的最小连通支配集算法,仿真证明该算法可以有效地减少无线传感器网络的跳数,从而达到增强无线传感器网络容错的目的。     

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.     

分布式最小连通支配集启发式算法

针对AdHoc网络中用洪泛法进行广播易引起广播风暴的问题,提出一个新的分布式最小连通支配集启发式算法HMCDS,其中包括构建极大独立集、引入节点的有效度概念、选择有效度最大的节点作为支配点的贪心策略的方法,实验结果证明,HMCDS算法生成的连通支配集大小为7．60pt＋1．4,时间复杂度为O（△^2）,消息复杂度为O（n）,比同类算法优秀。     

基于域的分布式最小连通支配集的启发式算法

在规模较大且移动较频繁的ad hoc网络中,针对构建树形连通支配集缓慢且网络开销大的问题,提出了基于域的分布式最小连通支配集的启发式算法(ZBCDS).ZBCDS在求得极大独立集的基础上,定义了节点阶势和候选节点的概念,通过判断节点的阶势,优化了域的生成和域边界上连接节点的调整,达到CDS重构快速高效地实现的目的.实验...     

Minimum Connected Dominating Set Using a Collaborative Cover Heuristic for Ad Hoc Sensor Networks

A minimum connected dominating set (MCDS) is used as virtual backbone for efficient routing and broadcasting in ad hoc sensor networks. The minimum CDS problem is NP-complete even in unit disk graphs. Many heuristics-based distributed approximation algorithms for MCDS problems are reported and the best known performance ratio has (4.8+ln 5). We propose a new heuristic called collaborative cover using two principles: 1) domatic number of a connected graph is at least two and 2) optimal substructure defined as subset of independent dominator preferably with a common connector. We obtain a partial Steiner tree during the construction of the independent set (dominators). A final postprocessing step identifies the Steiner nodes in the formation of Steiner tree for the independent set of G. We show that our collaborative cover heuristics are better than degree-based heuristics in identifying independent set and Steiner tree. While our distributed approximation CDS algorithm achieves the performance ratio of (4.8+ln 5){rm opt} + 1.2, where {rm opt} is the size of any optimal CDS, we also show that the collaborative cover heuristic is able to give a marginally better bound when the distribution of sensor nodes is uniform permitting identification of the optimal substructures. We show that the message complexity of our algorithm is O(nDelta^{2} ), Delta being the maximum degree of a node in graph and the time complexity is O(n).     

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.     

SEBCDS:无线传感网络的连通支配集算法

由于无线传感网络(WSN,sireless sensor network)节点受到能量和传输距离的约束,有效地构建连通支配集(CDS,connected dominating set)是提高WSN数据传输效率的重要技术手段.然而,现存的多数构建CDS算法只强调CDS规模,没有考虑网络的能量均衡.为此,提出了基于休眠机制和能量均衡的连通支配集(SEBCDS,sleep-and energy-balance-based connected dominating set)算法.SEBCDS算法首先选择剩余能量高和邻居节点多的节点作为支配节点,并为支配节点选择副支配节点,然后采用休眠机制,让一部分支配节点工作,另一部分支配节点休眠,降低网络能量消耗.仿真结果表明,提出的SEB-CDS算法能够降低能量消耗、延长CDS的生命周期.与TCDS算法相比,能量消耗降低了23％,CDS的生命周期提高了约31%.     

最小连通支配集问题的化简算法

分析连通支配集的支配性约束和连通性约束条件,提出2条针对简单无向连通图最小连通支配集问题的化简规则.规则通过对图中节点的邻节点进行分类以及寻找图的割点提前确定一些必选节点,同时删除一些多余节点,从而降低原问题的规模.从理论上证明了化简规则的正确性,并通过随机仿真实验验证化简规则的有效性.     

一种求解最小连通支配集的高效近似算法

寻找出一个网络图的最小连通支配集有重要实际应用背景,然而如何找到它却是一个NP难题.本文设计了一种简单且高效的近似启发式算法构造网络图的连通支配集,该算法分为三个阶段:首先为顶点分配等级和生成顶点次序表,其次构造一个极大独立集,最后连接极大独立集中顶点.模拟实验表明该算法无论在运行时间和结果上都达到良好的效果.     

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。