[发明专利]一种无线传感器网集中式连通支配集构造方法

说明书

本发明涉及无线传感网技术领域，更具体地，涉及一种无线传感器网集中式连通支配集构造方法。该方法基于贪心思想去层层推举下一批支配节点。方法中引入了有效度的概念，通过实时更新每一个节点的有效度信息，每一个现有的支配节点始终选举邻居节点中有效度最大的节点成为下一个支配节点，支配节点完成推举任务后开始判断自身是否为冗余支配节点，如果是则退化为灰色被支配节点。如此循环，在有限的循环次数内达到全网中所有支配节点的所有邻居节点的有效度为零时即生成最终的连通支配集。相比现有的其他技术，该方法实施简单，收敛时间短，产生的连通支配集大小较小。

技术领域

本发明涉及无线传感网技术领域，更具体地，涉及一种无线传感器网集中式连通支配集构造方法。

背景技术

无线传感器网络具有部署范围广、无线传输、自组织和多跳等特点，而传感器节点通信半径不大、计算能力不强、内存空间小和能量有限等问题尤为突出，网络拓扑容易被外界因素及传感器自身状态所改变，直接影响到了整个网络的生命周期。因此，运用连通支配集构造虚拟骨干网的解决方案就应运而生，在网络中只有骨干节点负责存储和转发数据，非骨干节点在不工作时，可进入休眠状态以达到节省能量的目的。为了使网络的寿命最大化，需要构造尽可能小的连通支配集。

目前国内外经典的集中式连通支配集构造算法有S.Guha和S.Khuller提出的经典集中式算法和Liao提出的集中式算法。前一种算法的主体思想等同于对图进行广度优先搜索，生成一颗树，然后将树中的非叶子节点构成虚拟骨干网。后一种算法分为三个阶段，首先通过广度优先搜索建立一棵树，再构建一个极大独立集，最后选择部分节点将极大独立集连通起来构成虚拟骨干网。这两种算法的时间复杂度较高，构造的连通支配集较大。

发明内容

为了解决现有经典算法的时间复杂度较高、构造的连通支配集较大的问题，本发明提供了一种无线传感器网集中式连通支配集构造方法。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种无线传感器网络集中式连通支配集构造方法，包括以下步骤：

步骤S1：所有节点均广播一跳消息，获取有效度信息，所有节点再一次广播一跳消息，则所有节点即可获得所有邻居节点的邻居节点表及有效度信息；

步骤S2：在离网络的几何中心最近的位置选取一个节点，成为全网中第一个支配节点；

步骤S3：支配节点计算所有的邻居非支配节点的有效度；

步骤S4：如果所有邻居非支配节点的有效度均为零，则跳转到步骤S6，否则将邻居节点按照有效度的大小降序排列；

步骤S5：支配节点选取有效度最大的邻居非支配节点成为新的支配节点，并将被选举节点的ID保存在本地的支配节点推举列表中，然后更新其他邻居非支配节点的有效度信息，并返回到步骤S4；

步骤S6：若本地的支配节点推举列表不为空，发送广播消息通知本地推举列表中的节点成为新的支配节点；否则，当前支配节点算法执行完毕，不执行接下来的步骤；

步骤S7：支配节点判断自身是否是冗余节点；若是，支配节点自身退化为普通节点；否则，自身保持为支配节点；

步骤S8：新的支配节点重复步骤S3-S7；

其中，步骤S7中支配节点判断自身是否是冗余节点的条件为：

1)自身所覆盖的节点集是所有一跳范围内的支配节点所覆盖的节点集的并集的子集；

2)一跳邻居支配节点集是连通的。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明实施方案简单有效，消息开销小，收敛时间短。