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.     

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。     

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.     

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。     

2-连通2-支配集的集中式构造

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进行分层路由,对重要的目标或环境需要构造容错性高,可靠性好的虚拟骨干网。提出构造网络2-连通2-支配集的两种集中式算法,分别是先回路后支配和先支配后回路。前一种算法是先形成一个由支配点组成的回路,然后以此回路为基础不断地扩充此回路,直到不在回路中的节点为2-被支配为止;后一种算法是首先保证每个非支配点都要变成2-被支配点,然后再使图中所有支配点构成回路。     

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。     

无线传感器网络(k,m)-容错连通支配集的分布式构建

采用连通支配集作为虚拟骨干可以延长无线传感器网络的生命时间,但是考虑到节点容易失效,虚拟骨干还需要具有一定的容错性。对此,针对任意k和m取值,提出了一种完全分布式的k-连通m-支配集构建算法,其中k-连通保证了网络中支配节点之间的容错性,m-支配则保证了普通节点与支配节点之间的容错性。该算法可以在异构网络中进行扩展,首先构建连通支配集,然后采用最大独立集和贪心的思想将普通节点进行m-支配,最后在局部拓扑中通过公共邻居节点将连通支配集扩展为k-连通。仿真实验证实,该算法可以通过较低的通信开销获得规模较优的k-连通m-支配集。     

无线Ad hoc网络中干扰感知的拓扑管理

干扰问题是无线网络中的一个普遍现象。干扰影响网络总能耗、吞吐量、网络寿命等,减少干扰可以优化网络性能。同时利用连通控制集（CDS）作为虚拟骨干网也可以提高网络性能,达到简化路由、节省能量的目的。文中提出了一个干扰感知的基于优先级排序的拓扑管理算法（I-TMPO）,该算法考虑了每个节点的干扰值,同时加入速度因素为每个节点分配一个优先级。通过该算法,每个节点根据它的邻居信息决定其是否在最小控制集（MDS）中,然后将MDS中的节点连通成一个CDS。理论上证明了算法的正确性,仿真结果表明文中的算法具有更好的性能。