3、无线自组网中基于区域的连通支配集形成算法

无线自组网中基于区域的连通支配集形成算法

1. 引言

在由通过无线电通信的自主移动设备组成的无线自组网中，拓扑控制对网络协议（如路由、聚类和广播）的性能起着重要作用。拓扑控制主要有两种方法：传输范围控制和分层拓扑组织（聚类）。其目标是控制表示网络节点间通信链路的图的拓扑，在保持全局图属性（如连通性）的同时降低能耗，还能减少无线信道访问时的竞争。

传输范围控制是自组网拓扑控制的常用方法，而构建分层拓扑（聚类）也是一种有效解决方案。聚类的基本思想是将物理上相邻的网络节点分组，为网络提供规模更小、更易管理的逻辑组织。自组网出现以来，聚类组织的概念就被广泛研究。

虽然无线自组网没有物理基础设施，但通过连通支配集（CDS）的形成来构建聚类是很自然的。一般来说，图 $G = (V, E)$ 的支配集（DS）是一个子集 $V’ \subset V$，使得 $V - V’$ 中的每个节点至少与 $V’$ 中的一个节点相邻，而连通支配集是其诱导子图连通的支配集。然而，支配集和连通支配集问题已被证明是 NP 完全问题。

本文提出了一种名为区域算法的新型分布式算法，用于无线自组网中的 CDS 形成。该算法将节点划分为不同区域，并选择性地连接两跳或三跳远的支配者，显著减少连接相邻支配者的连接器数量，从而减小最终 CDS 的规模。

2. 相关工作

拓扑控制的相关工作可分为两类：传输范围控制和连通支配集。

2.1 传输范围控制

大多数现有拓扑控制算法在保持网络连通性的同时选择小于正常的传输范围。集中式算法基于全局信息构建优化解决方案，不适合无线自组网。一些概率算法调整传输范围以维持最佳邻居数量，但不能