由于无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)具有低功耗、自组织、多跳等特点,因此被广泛应用于诸多领域,如医疗卫生、国防军事、环境监测等。目前,WSN已引起研究人员的高度关注。其中,虚拟骨干网已成为该领域的热门研究之一,它在网络中的主要作用是进行路由管理。利用图论中的连通支配集(Connected Dominating Set,CDS)在WSN中构建虚拟骨干网以构造分层网络的方法已被普遍运用。然而WSN中的节点具有能量不足以及处理和储存能力低等缺陷,因此如何均衡利用节点能量从而尽可能延长网络的生命周期成为研究的重点。本文通过对已有连通支配集构造算法的研究以及总结归纳,首先提出一种基于能量均衡改进的集中式算法(Centralized Algorithm for Improved Energy-Balance Connected Dominating Set,IEB-CDS)构造连通支配集,综合考虑节点的一跳和二跳邻居节点,剩余能量及能量阈值等影响虚拟骨干网网络周期的因素,构造节点权值公式。IEB-CDS算法分三个阶段实现。第一阶段选取具有较大权值的节点以构造一个独立集,第二阶段选取权值较大的节点连接独立集中的节点,第三阶段检查网络中是否所有节点都被支配。通过仿真实验及相关分析表明,IEB-CDS算法不仅能获得较小的连通支配集,而且可以有效地均衡整个网络的节点能量,延长了网络寿命。以上提出的算法是在无向图中进行研究的,每个节点均有相同的传输范围,然而在实际网络情况中,由于功率和功能的差异,大多数网络链路是不对称的,网络中各节点的通信范围不一定相同。针对这一问题,本文在IBE-CDS的基础上提出了一种基于有向图的强连通支配集构造算法D-SCDS(Construction Algorithm of Strongly Connected Dominating Set based on Directed graphs)。首先分析影响网络生命周期的各个因素,D-SCDS算法考虑全局网络信息,利用权值公式计算节点权值,选取权值较大的节点构造强连通支配集。通过仿真实验及相关对比分析表明,D-SCDS算法最终得到一个能量均衡,规模较小以及生命周期较长的强连通支配集。