一种Adhoc网络中节约能耗的QoS路由协议

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1、一种Adhoc网络中节约能耗的QoS路由协议AbstractThispaperintroducesanadvancedsave-energymechanismforAdhocnetwork.Comparewiththeoldenergymechanism,itcouldeffectivelyreducetheenergyconsumptionofidlenodesinthenetanddeclinethenumberofAgentnodetoonlyoneineachcommunicationarea,w

2、hichis50%oftheoldmechanism,andcreateEdge-Agent,whichisclassifiedbyfunction.Theexperimentshows,thenewmechanismcouldimprovethelife-timeofthewholenet,guaranteetheefficiencyandrobustnessofthenetandbalancetheenergyoftheEdge-Agent.Keywords:Adhocnetwork,QoSrouti

3、ngprotocol,Agent,Save-energy1.引言Adhoc网络的特点是各节点地位平等，能自由移动，并且通过无线信道进行通信[1,2]。由于移动终端本身由电池供电，因此在Adhoc网络中采用各种节能机制成为延长电池工作时间的一种重要手段。另外，从降低网络运行成本和节约自然资源的角度来说，采用节能机制也是一项意义重大的措施。现阶段，Adhoc10网络的节能机制已经提出不少方案，如利用电源休眠[3]或者设置Agent方式[4]节能。然而所提出的方案并不能完全解决Adhoc网络的节能问题。如利用电

4、源休眠，虽然可以达到一定的节能效果，但休眠状态电池同样有一定的耗损，且这部分耗损并没有做任何有效功；再如采用设置能量代理方式，现有的能量代理方式通常选择出的数量过多，有的达到了所有网络节点数量的一半，选择代理数量过多往往对网络资源也会造成不必要的耗损。2.能量消耗模型一般的，认为只有在发送和接收分组的时候才会有功率消耗,并且在研究MAC协议时，往往只考虑收发分组时消耗的能量。然而，节点在处于监听和空闲状态时，也同样消耗电量，即：其中，T(a,b)表示从节点a到节点b的路由路径上所有节点所消耗的能量，Ex是

5、节点10处于监听和空闲所消耗的能量。之所以需要将监听和空闲状态的能量消耗计入总消耗是因为电波有一个相当大的广播范围，再此范围内的所有节点都必须接收每个数据包以判断是否是本地接收，虽然多数分组都被很快丢弃，但是接收它们是也需要消耗能量，研究表明[5]，空闲、接收和发送状态三者能量消耗的比例是1：1.2：1.7。从公式（1）可知，在不关闭节点k然而，仅考虑全网能量消耗具有一定的片面性，因为Adhoc网络中的个别节点有可能UDP业务，该节点均不承担发送及转发任务，但能量消耗也非常严重。在未发送及转发任何数据的情

6、况下，节点能量状态由0.80下降到0.64，消耗了16%的能量，却未对全网的数据传递起到作用，因此，该16%的能量消耗为无用功。而改进后的空闲节点由于采用了关闭电源及间歇式检测信号等机制，使得空闲消耗降低。图3表示了在该实验中节点1未改进和改进后的性能比较。对于非空闲节点，由于能量因素成为建立路由路径的必要条件，因此与原有的利用AODV建立起来的路由有所差别。改进后的路由机制重点关注全网可达的持续性及边界Agent节点的轮换工作，这样，每个节点的能量均可得到有效利用，而非仅仅有业务流量的节点消耗能量，而空

7、闲节点不做功的情况下，也消耗能量。以节点3至节点6的UDP业务为例，利用AODV建立起来的路由路径为3—2—6。改进机制首先建立区域Agent及边界Agent，节点3的能量状态最大为0.97，因此当选Agent，负责区域内的信息传递及转发，在该例中，节点310既是Agent，又是业务起始节点；边界Agent由两区域信号交叉部分的能量状态最大者担任，在该例中，节点5为边界Agent，转发节点由原来的节点2变为节点5，路由路径变为3—5—6。当节点5的能量仅为原来的50%时，将重新选举边界Agent，此时节点

8、4成为边界Agent，路由路径变为3—4—6。该选举过程将一直持续下去，直到边界节点能量不足以支持业务。如图4所示，全网可达的时间由原来的1178.90s升至3855.43s。因为节点能量不足而无法完成转发任务，即在公式（1）中忽略了节点的能量状态，其定义为：Pre其中，Pre为节点现有能量，Pst为节点理想状态下的能量最大值。3.改进方案由公式（1）可知，整个网络的消耗由两部分组成，一部分是路由部分消耗的能量，这部分能量只有