基于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)分群路由協(xié)議的節(jié)能研究.pdf

1、Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種不需要基礎(chǔ)設(shè)施的多跳網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)既有無線終端的收發(fā)功能，又有路由器轉(zhuǎn)發(fā)信息的功能。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)地位平等，沒有中心控制節(jié)點(diǎn)，完全是分布式結(jié)構(gòu)。由于其無基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)，使得Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)面臨著許多與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不同的新問題和挑戰(zhàn)，包括路由問題，能量問題，QoS問題和安全問題等。 在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中，能耗一直是衡量系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)，能量問題不僅對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能有影響，甚至直接關(guān)系到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生

2、存問題。為了減少能耗，網(wǎng)絡(luò)路由算法已經(jīng)將能耗作為一個(gè)約束條件來選擇最低能耗路由，但是這又會(huì)影響系統(tǒng)吞吐量和節(jié)點(diǎn)之間的能量均衡。在網(wǎng)絡(luò)整體能耗降低的情況下，如果個(gè)別節(jié)點(diǎn)能量消耗過快而影響網(wǎng)絡(luò)的連通性反而縮短了網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間，因此在降低網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能耗的同時(shí)，平衡節(jié)點(diǎn)能耗也是十分重要，這一問題在分群路由協(xié)議中尤為明顯。 本文主要研究分群路由協(xié)議的節(jié)能方法，主要工作有： 首先，通過對(duì)當(dāng)前分群算法的研究和分析比較，提出最大連接度分群算

3、法的改進(jìn)算法，在改進(jìn)的算法中使用群首數(shù)目可選擇的思想，當(dāng)群首度數(shù)較大時(shí)，增加一個(gè)副群首，減少主群首負(fù)載同時(shí)擴(kuò)大群的范圍，提高了密集群的穩(wěn)定性。根據(jù)實(shí)際路由協(xié)議情況，在分群算法中生成邊界節(jié)點(diǎn)，用于優(yōu)化群間路由。 在群維護(hù)過程中引入群首能量閥值，使得群首在能耗消耗到一定程度以后自動(dòng)發(fā)起新的群首選舉過程，而選擇群首的過程中對(duì)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際負(fù)載情況和能耗綜合考慮，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)自身近期數(shù)據(jù)發(fā)送量和群首負(fù)載情況計(jì)算出自己可以擔(dān)任群首的時(shí)間

4、，選擇時(shí)間最長的節(jié)點(diǎn)擔(dān)任新群首。 其次，對(duì)現(xiàn)有的分群路由協(xié)議進(jìn)行分析研究，針對(duì)一些主要問題提出了改進(jìn)方法，然后將改進(jìn)后的分群算法應(yīng)用于路由協(xié)議CGSR中。以平衡節(jié)點(diǎn)能耗和延長網(wǎng)絡(luò)壽命的目的，對(duì)協(xié)議路由策略進(jìn)行優(yōu)化。通過使用能量轉(zhuǎn)換跳數(shù)的方法使得群內(nèi)路由避免了剩余能量少的節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。在消息傳遞過程中群首只在建立群間路由時(shí)提供相鄰群間路由信息，而不用進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)，從而大大降低了群首節(jié)點(diǎn)的能耗開銷。 最后，在NS2仿真軟件