无线传感器网络虚拟骨干算法研究与进展

“无线传感器网络构造虚拟骨干算法研究进展” 无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）是由大量小型、低功耗的传感器节点组成的自组织网络，这些节点能够感知环境并进行数据通信。虚拟骨干是WSNs中一种重要的网络结构，它能够在大规模网络中提高数据传输效率和网络稳定性。本文由王群、王潜平和来梁丽共同撰写，探讨了虚拟骨干在无线传感器网络中的重要性，并基于随机图理论深入研究了构造连通支配集的模型和算法。 连通支配集（Connected Dominating Set, CDS）是WSNs中虚拟骨干的核心概念，它是网络中的一组节点，其覆盖了所有其他节点，并且这些节点之间相互连接，形成一个连通子图。在WSNs中，CDS的构建有助于减少通信开销，增强网络的连通性和鲁棒性。文章介绍了基于随机图理论的CDS构造模型，这是一种分析网络结构和算法性能的有效工具。 文章中提到了几种构造虚拟骨干的典型算法： 1. 贪婪算法：这种算法通过逐步选择节点，使得每次添加的节点能最大化新加入节点对未被覆盖节点的覆盖率，直至所有节点都被覆盖。贪婪算法通常具有较低的计算复杂度，但在某些情况下可能导致较大的CDS。 2. 多点中继算法（Multi-Point Relay, MPR）：每个节点选取一定数量的邻居作为中继节点，以确保整个网络的连通性。这种方法可以有效地减小CDS的大小，但需要谨慎选择中继节点，以避免过多的冗余连接。 3. 网格算法：将网络划分为多个网格，每个网格内选择一个代表节点作为CDS的一部分，以确保网格间的连通性。网格算法在处理大规模网络时可能更具优势，但对网络的均匀分布有较高要求。 文章还对比分析了这些算法的性能，包括CDS的大小、网络连通性、能耗效率等方面，并指出了每种算法的优缺点。最后，作者们总结了当前的研究现状，强调了虚拟骨干构造算法中仍存在的问题和未来的研究方向，如优化CDS的选择策略、考虑动态环境下的适应性以及提高算法的实时性等。 通过这篇论文，读者可以了解到无线传感器网络中虚拟骨干构造的重要性，以及目前在连通支配集算法上的研究成果，对于理解WSNs的网络结构优化和路由设计具有重要参考价值。