异构无线自组织网络中虚拟骨干网构建算法研究

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1、分类号：TP399单位代码：10183研究生学号：2013531001密级：公开吉林大学博士学位论文异构无线自组织网络中虚拟骨干网构建算法研究ResearchonVirtualBackboneConstructionAlgorithmsinHeterogeneousWirelessAdHocNetworks作者姓名：白鑫专业：计算机系统结构研究方向：计算机网络指导教师：魏晓辉教授培养单位：计算机科学与技术学院2018年6月异构无线自组织网络中虚拟骨干网构建算法研究ResearchonVirtualBackboneConstruct

2、ionAlgorithmsinHeterogeneousWirelessAdHocNetworks作者姓名：白鑫专业名称：计算机系统结构指导教师：魏晓辉教授学位类别：工学博士论文答辩日期：2018年6月9日授予学位日期：年月日答辩委员会组成：姓名职称工作单位主席姜守旭教授哈尔滨工业大学委员孔俊教授东北师范大学张德悦教授吉林大学韩月才教授吉林大学刘军教授吉林大学徐高潮教授吉林大学未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等

3、有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：2018年6月8日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章

4、程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：□硕士√博士学科专业：计算机科学与技术论文题目：异构无线自组织网络中虚拟骨干网构建算法研究作者签名：指导教师签名：2018年6月8日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市前进大街2699号计算机楼，邮编130012作者联系电话：13596408867摘要异构无线自

5、组织网络中虚拟骨干网构建算法研究近年来，无线自组织网络(Wirelessadhocnetwork)以其低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知与交互的一场变革，并在智能交通、环境监测、灾难预警与救援、智慧医疗、战场监控、移动会议等领域有着广泛的应用前景。然而，由于无线节点的电池能量有限，无线自组织网络中节点的计算能力与通信开销仍然受到了较大的限制。为了解决这一问题，在无线自组织网络中通常需要构建虚拟骨干网来支持节点之间的相互通信。简单来讲，虚拟骨干网(Virtualbackbone)是无线自组织网络中节点的一个子集，网络的路由功

6、能被限制在虚拟骨干网中的节点上，非虚拟骨干网中的节点平时可以处于休眠状态。虚拟骨干网不仅可以节能，还能够降低网络的通信开销，避免通信过程中信号干扰、信道竞争等问题。目前，连通支配集(Connecteddominatingset)是用于构建无线自组织网络的虚拟骨干网的主要方法。由于较小的虚拟骨干网能够更好的增进网络的通信效率，因此，主流的虚拟骨干网的构建算法都以较小的虚拟骨干网为目标，这可以抽象为计算图的最小连通支配集(Minimumconnecteddominatingset)的问题。由于最小连通支配集的计算是一个NP难的问题，所

7、以一般采用近似算法来计算网络的最小连通支配集。现有的关于连通支配集工作大多关注于同构无线自组织网络，但现实中的很多无线自组织网络具有异构性。因此，本文研究异构无线自组织网络中连通支配集的构建问题。本文从以下三个方面的异构性对无线网络进行建模，并进行了相应的最小连通支配集的近似算法设计：（1）通信延迟。除了虚拟骨干网的节点数量，通信延迟也是自组织网络中虚拟骨干网构建的重要因素，这一问题在高延迟的无线自组织网络中更为关键。以水下自组织网络为例，由于电磁波在水下环境中衰减很快，因此水下自组织网I络通常采用声纳进行水声通信。但是，声波在水

8、中的传输速度(1.5*103米/秒)相比于电磁波(3*108米/秒)很慢，因此，在水下自组织网络中，不能像基于电磁波通信的陆上自组织网络一样以“跳数”为标准来衡量节点间的延迟。为了解决这一问题，本文将具有较高点对点延迟的无线自组织网络抽象为边带权的