[发明专利]基于部分k连通的无线传感网络完全k连通实现方法无效
申请号: | 200810238984.1 | 申请日: | 2008-12-08 |
公开(公告)号: | CN101437306A | 公开(公告)日: | 2009-05-20 |
发明(设计)人: | 蒲菊华;张艳青;韩志成;张硕;熊璋 | 申请(专利权)人: | 北京航空航天大学 |
主分类号: | H04W84/18 | 分类号: | H04W84/18;H04W24/06 |
代理公司: | 北京永创新实专利事务所 | 代理人: | 周长琪 |
地址: | 100083*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 部分 连通 无线 传感 网络 完全 实现 方法 | ||
1.一种基于部分k连通的无线传感网络完全k连通实现方法,其特征在于包括有下列五个处理步骤:
步骤一:构建无线传感网络模型图S(VS,ES)
根据传感器节点V、节点间的通信半径R和节点间的距离d构建无线传感网络模型图S(VS,ES),VS表示无线传感网络模型图S(VS,ES)的顶点集合,ES表示无线传感网络模型图S(VS,ES)的边集合;
步骤二:构建加权完全图K(VK,EK,ωK)
采用执行模式一对步骤一获得的无线传感网络模型图S(VS,ES)进行处理,获得加权完全图K(VK,EK,ωK),VK表示加权完全图K(VK,EK,ωK)的顶点集合,EK表示加权完全图K(VK,EK,ωK)的边集合,ωK表示加权完全图K(VK,EK,ωK)的权值集合;
所述执行模式一的处理步骤为:
执行步骤21:求解加权完全图K(VK,EK,ωK)中的顶点集合VK初始时,设加权完全图K(VK,EK,ωK)的顶点集合VK为一个空集合,然后将无线传感网络模型图S(VS,ES)中的所有顶点都加入到加权完全图K(VK,EK,ωK)的顶点集合VK中;
执行步骤22:求解加权完全图K(VK,EK,ωK)中的边集合EK初始时,设加权完全图K(VK,EK,ωK)的边集合EK为一个空集合,然后遍历加权完全图K(VK,EK,ωK)的顶点集合VK中的任意两个不同顶点构建一条边加入到加权完全图K(VK,EK,ωK)的边集合EK中;
执行步骤23:求解加权完全图K(VK,EK,ωK)的权值集合ωK根据加权完全图K(VK,EK,ωK)的边集合EK中的每一条边EKm的长度计算该条边所对应的权值且其中D(EKm)表示边EKm的长度,表示对*上取整;
步骤三:获得k连通子图G(VG,EG,ωG)
根据步骤二所构建的加权完全图K(VK,EK,ωK)和所要求的连通度k,利用贪婪方法,构建一个k连通子图G(VG,EG,ωG),VG表示k连通子图G(VG,EG,ωG)的顶点集合,EG表示k连通子图G(VG,EG,ωG)的边集合,ωG表示k连通子图G(VG,EG,ωG)的权值集合;
所述贪婪求解方法构建k连通子图G(VG,EG,ωG)的处理步骤为:
执行步骤31:根据图论构建一个预成型连通图G·(VG·,EG·),其中,VG·=VK,EG·=Φ,Φ表示空集合;VG·表示预成型连通图G·(VG·,EG·)中的顶点集合,EG·表示预成型连通图G·(VG·,EG·)中的边集合;
执行步骤32:将加权完全图K(VK,EK,ωK)中的所有边根据权值集合ωK中各边权值从小到大的顺序排列,将排序后的升序边序列记为E↑K=(E↑K1,E↑K2,……,E↑Km),则有边权值关系则有边距离关系D(E↑K1)≤D(E↑K2)≤……≤D(E↑Km);E↑K1表示加权完全图K(VK,EK,ωK)中依据边的权值进行从小到大排列后长度最小的边,简称升序长度最小边,E↑K2表示加权完全图K(VK,EK,ωK)中继升序长度最小边的下一个边,简称升序长度依次边,E↑Km表示加权完全图K(VK,EK,ωK)中依据边的权值进行从小到大排列后长度最长的边,简称升序长度最长边,表示升序长度最小边的权值,表示升序长度依次边的权值,表示升序长度最长边的权值,D(E↑K1)表示升序长度最小边的距离,D(E↑K2)表示升序长度依次边的距离,D(E↑Km)表示升序长度最长边的距离,
执行步骤33:从左向右取升序边序列E↑K中的第一个元素E↑K1,并将E↑K1添加到预成型连通图G·(VG·,EG·)的边集合EG·中;
执行步骤34:判断预成型连通图G·(VG·,EG·)是否为k连通图,若是,则修改k连通子图G(VG,EG,ωG)中的顶点集合、边集合,然后执行执行步骤35;否则,顺次取E↑K中的下一个元素,并将该元素添加到预成型连通图G·(VG·,EG·)的边集合EG·中,继续执行执行步骤34;
执行步骤35:计算k连通子图G(VG,EG,ωG)中每条边所对应的权值,并将k连通子图G(VG,EG,ωG)的所有边根据权值集合中各权值从大到小的顺序排列,将排序后的降序边序列记为E↓G=(E↓G1,E↓G2,...,E↓Gl),则有边权值关系则有边距离关系D(E↓G1)≥D(E↓G2)≥,...,≥D(E↓Gl);并根据k连通子图G(VG,EG,ωG)生成一个过渡网络图G*(VG*,EG*,ωG*),其中,VG*=VG,EG*=EG,ωG*=ωG;E↓G1表示k连通子图G(VG,EG,ωG)中依据边的权值进行从大到小排列后长度最长的边,简称降序长度最长边,E↓G2表示k连通子图G(VG,EG,ωG)中继降序长度最长边的下一个边,简称降序长度依次边,E↓Gl表示k连通子图G(VG,EG,ωG)中依据边的权值进行从大到小排列后长度最小的边,简称降序长度最小边,表示降序长度最长边的权值,表示降序长度依次边的权值,表示降序长度最小边的权值,D(E↓G1)表示降序长度最长边的距离,D(E↓G2)表示降序长度依次边的距离,D(E↓Gl)表示降序长度最小边的距离,
执行步骤36:从左向右顺次取降序边序列E↓G中的元素,并将该元素从边集合EG*中去掉,同时将该条边所对应的权值也从权值集合ωG*中去掉;
执行步骤37:判断执行步骤36所修改的过渡网络图G*(VG*,EG*,ωG*)是否为k连通图,若是,则修改k连通子图G(VG,EG,ωG)中的顶点集合、边集合和权值集合;
执行步骤38:判断降序边序列E↓G中的元素是否遍历完毕,若否,则重复执行执行步骤36至执行步骤37;若是,则完成k连通子图G(VG,EG,ωG)的构建,步骤三执行结束;
步骤四:获取第二网络图G′(VG′,EG′)
利用部分k连通方法,在步骤三所构建的k连通子图G(VG,EG,ωG)上增加新顶点,构建第二网络图G′(VG′,EG′);
利用部分k连通方法对增加新顶点构建出的第二网络图G′(VG′,EG′)的处理步骤为:
执行步骤41:初始化第二网络图G′(VG′,EG′)中的顶点集合VG′和边集合EG′;
执行步骤42:取步骤三所构建的k连通子图G(VG,EG,ωG)的权值集合ωG中的一个元素若则将k连通子图G(VG,EG,ωG)的边EGl等分为份,并在边EGl的每个等分点上各增加一个顶点,并将增加的顶点加入到边集合EG′中,继续执行执行步骤43;
执行步骤43:判断是否穷尽k连通子图G(VG,EG,ωG)的权值集合ωG中的元素,若否,则继续执行执行步骤42;否则,执行执行步骤44;
执行步骤44:根据第二网络图G′(VG′,EG′)的顶点集合VG′中各顶点的位置、顶点间的距离d和传感器节点的通信半径R,构建第二网络图G′(VG′,EG′);
步骤五:判断第二网络图G′(VG′,EG′)是否为完全k连通图
采用完全k连通方法判断第二网络图G′(VG′,EG′)是否为完全k连通图,若是,则完成基于部分k连通方法下的完全k连通结束;否则,根据第二网络图G′(VG′,EG′)修改无线传感网络模型图S(VS,ES)中的顶点集合、边集合,然后重复执行步骤二至步骤五来达到完全k连通。
2.根据权利要求1所述的基于部分k连通的无线传感网络完全k连通实现方法,其特征在于:无线传感网络模型图S(VS,ES)中的顶点个数应当大于等于连通度k。
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