导言
在无线传感器网络拓扑操控算法的研讨中，使用简化冗余途径能够下降通讯搅扰，削减能量耗费，而且延伸网络生计期。可是，以途径简化为首要办法的拓扑操控必定带来网络的健壮性下降。因而，在无线传感器网络拓扑操控研讨中，需求考虑具有容错特性的拓扑操控问题。怎么树立能够在当K-1个节点失效时，依然具有连通性的无线传感器网络拓扑结构，是近年来研讨的一个热点问题。
近年来，许多学者展开了关于容错拓扑近似算法的研讨。如坚持网络K连通的大局近似算法FGSS和部分近似算法FLSS。可是因为这两种算法不停地比照网络途径和判别网络是否到达K连通，开支较大。文献以同构网络为目标，提出了CBTC（a）算法。该算法中当a=2π／3K条件满意时，可使原网络的生成子图坚持K连通性。文献对随机散布无线传感器网络节点的发射半径与构成K连通图的概率联系进行了剖析，并提出Yp，K结构能够使生成K连通子图坚持原拓扑的K连通性。文献提出了集中式和散布式算法K-UPVCS，可是该算法发生的拓扑结构极易发生回路而形成网络不能够连通。
本文在异构无线传感器网络模型上，提出了一种依据多簇点简化的K容错能量均衡拓扑操控计划。该计划在确保传感器网络K连通的前提下；可最大极限削减传感器网络中的冗余途径，且能够较好地均衡无线传感器的网络能耗。
1、 异构无线传感器网络模型
界说异构无线传感器网络，V表明传感器网络中的节点调集，E表明节点之间的通讯途径调集。传感器网络中包含三类节点：监测节点、接力节点和簇节点。设该传感器网络中，有N个用于信息监测的传感器节点Vs，该类节点用于收集监测区域内的信息，并将信息发送到街坊节点，且承当转发其他节点数据的使命；为了使监测区域内坚持网络连通，布署了R个用于数据接力节点Vr，接力节点担任信息的转发。监测节点收集到的数据经多跳转发终究传送到簇节点Vc，簇节点一方面接纳簇内的信息，一起参加簇之间的信息转发，设簇节点个数为M。在该无线传感器网络模型中，有V=Vs∪Vr∪Vc。
2、 依据多簇点简化的K容错能量均衡拓扑操控计划
本文提出了一个K容错能量均衡拓扑操控计划。首要，为了简化运算，该计划将多簇点异构传感器网络简化为单簇点网络，简化后的网络连通性与简化前相同，且途径坚持能量最小；然后，在简化后的网络结构上，提出了一个K-MST算法，依据节点的方位信息，树立各监测节点到簇节点的最小能耗的K连通网络。
2．1 异构传感器网络多簇点简化
在简化监测节点与簇节点途径时，若监测节点和多个簇节点间存在途径时，则保存监测节点到簇节点的最小途径。由此可见，假如网络原拓扑是K连通的，则简化后的拓扑仍为K连通且是能量耗费最小的单簇点拓扑结构。
2．2 K-MST拓扑操控算法
3、 试验成果和功能剖析
构建1 000 m×1 000 m无线传感器网络仿真区域，网络中随机安置监测节点70～140个不等，令网络中监测节点最大发射半径为400 m，取簇节点个数N=3，首要对该网络进行多簇点简化，然后别离选用YG6，3算法、FLSS3算法以及本文提出的K-MST算法（K=3）进行确保每个节点至簇节点有3条不相关途径的拓扑操控，对每种算法别离进行50次仿真，将所得的节点均匀度数和未进行拓扑操控节点均匀度数进行比较，如图1所示。
从图1能够看出，跟着网络规划增大，未进行拓扑操控的网络节点均匀度数由11．4增加到23．37，且增长速度很快。选用三种拓扑操控算法均将节点的度数进行了有用的操控，将均匀度数减小到了16以下，这三种算法中，本文提出的K-MST算法将节点均匀度数确保在2．8～2．94之间，比其他两种算法更多地削减了途径的冗余，较小的网络冗余削减了数据传输过程中的数据抵触耗，可延伸能量有限的无线传感器网络作业寿数，又可较好地确保网络的连通性。
选用YG6，3算法、FLSS3算法以及3-MST算法别离进行50次仿真，将生成拓扑结构中均匀链路长度和未进行拓扑操控的均匀链路长度进行比较，如图2所示。
从图2能够看出，因为网络规划增大，选用三种拓扑操控算法所得的网络均匀链路长度均呈下降趋势，选用3-MST算法得到的均匀链路长度最小。这意味着在选用3-MST算法生成拓扑的途径进步行数据传输，比别的两种算法能够耗费更少的能量，然后延伸网络寿数。
4 、定论
针对异构监测传感器网络结构，规划了一个优化的拓扑操控计划，在削减网络冗余的一起统筹了网络的容错性，而且确保生成拓扑能够有用延伸网络生计周期。该拓扑操控计划在确保传感器网络K连通的前提下，能够最大极限削减传感器网络中的冗余途径，能够较好地均衡无线传感器网络能耗，延伸网络生命周期。
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