基于能量優(yōu)化的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)研究.pdf

1、Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)為最終實現(xiàn)任何人可以在任何時間、任何地點、與任何人、進(jìn)行任何種類的信息交換提供了有效的解決方案[1]，其在特殊環(huán)境下的作用也是有線網(wǎng)絡(luò)和蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)所無法替代的，因而引起了研究者的廣泛關(guān)注。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是由移動節(jié)點自行組織搭建的，這種典型的無中心、多跳網(wǎng)絡(luò)既沒有基站，也沒有固定的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，由節(jié)點本身充當(dāng)路由器。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的以上特點決定了其內(nèi)部節(jié)點無法獲得穩(wěn)定的外接電源，必須使用蓄電池作為其能量來源。與

2、有固定基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點相比，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點因其能量有限性約束，使其具有能量使用高成本或者有效生命期短的特性，能量的使用情況對網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和各項性能指標(biāo)均有很大影響[2]。歸納起來，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計時，能量效率是一個至關(guān)重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)，因此對于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的研究可以把重點放在網(wǎng)絡(luò)的能量優(yōu)化問題上。
　　本文的主要內(nèi)容包括以下四個方面:
　　首先，文章概述了Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)獨有的優(yōu)勢和存在的問題及其關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)

3、展方向，把它的基本概念、該領(lǐng)域各研究機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀及其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域都作了簡要說明；介紹了Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)路由協(xié)議的協(xié)議棧中各層的能量策略，分析了其中的問題和缺陷。接下來，總結(jié)了現(xiàn)有的各種節(jié)能路由協(xié)議的特點和適用范圍及其能量優(yōu)化策略的不同類型。
　　其次，文章對Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中比較典型的三種傳統(tǒng)路由協(xié)議 AODV，DSR，DSDV在能量控制方面的性能進(jìn)行了比較，并使用仿真平臺 NS-2進(jìn)行了模擬實驗，分析了實驗結(jié)果。結(jié)合實

4、驗結(jié)果，決定在AODV協(xié)議的基礎(chǔ)進(jìn)行基于能量優(yōu)化的路由算法改進(jìn)。
　　第三，經(jīng)過對Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)層、MAC子層、物理層的能量優(yōu)化方面特點的分析，用隨機(jī)圖論的方式抽象出其網(wǎng)絡(luò)模型，并在該模型的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了網(wǎng)絡(luò)容量、節(jié)點重要性和網(wǎng)絡(luò)均衡度的計算方法。綜合以上的理論分析，提出了一種新的路由度量——均衡流量和能耗的路由度量(Traffic and Energy Balanced Protocal，TEBP)。該路由度量把節(jié)點剩余

5、能量、鏈路層的擁塞程度、節(jié)點的傳輸范圍等要素綜合起來，作為節(jié)點傳輸報文的代價函數(shù)，取代了單一的以跳數(shù)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)的路由算法，使得網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的能量被更均勻、合理地利用，同時也均衡了網(wǎng)絡(luò)的流量，提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。
　　最后，通過NS-2網(wǎng)絡(luò)仿真平臺對TEBP協(xié)議進(jìn)行分析和仿真。實驗表明，TEBP算法在均衡流量的同時，也將網(wǎng)絡(luò)中能量的消耗均衡地分散于網(wǎng)絡(luò)各個部分，從而改進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)的性能，提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐率和能量效率，并且降低了平均端到端