无线传感器网络中2-连通容错ķ-支配集构造算法

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种由大量低成本、低功耗、小型设备组成的分布式网络，这些设备能够在特定环境中监测和传输数据。在构建WSN时，通常会采用连通支配集(Connected Dominating Set, CDS)作为虚拟骨干结构，以实现网络层次化，提高网络的效率和稳定性。CDS确保每个节点都连接到至少一个支配节点，同时该节点本身也是支配节点，从而提供全局覆盖和有效的通信。 然而，WSN中的节点可能会因为能量耗尽或链路故障而失效，导致网络整体的连通性和可靠性降低。为了增强网络的容错能力，本文提出了构造2-连通k-支配集的算法。2-连通意味着即使有部分节点或链路失效，网络仍能保持至少两个独立的路径连接所有节点，确保数据的连续传输。 该算法的核心在于分布式地构造k-支配节点，每个节点利用自身的邻域信息来确定其在集合中的位置，这样既实现了节点间的协作，又减少了中心化的决策负担。通过最小生成树和块-割点图的结合，算法能够有效地将k-支配节点组织成一个2-连通的整体，形成一个具有容错特性的虚拟骨干网。 理论分析显示，相比于传统的构造方法，这种算法具有更好的算法性能比，特别是在中等规模的网络中，能生成较少的容错k-支配节点，从而节省了传感器节点的能源消耗和网络的通信开销。这对于延长WSN的生命周期，优化网络资源分配，以及提高网络的生存能力至关重要。 总结来说，本文的研究成果为无线传感器网络设计提供了新的解决方案，它通过2-连通k-支配集的构造，增强了网络的鲁棒性，降低了能耗，并且对于网络维护和管理具有实际的应用价值。在未来的研究中，进一步优化算法效率，扩展到大规模网络，以及考虑动态环境下的适应性将是重要的研究方向。