一种ad hoc网络中节约能耗的qos路由协议new

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1、http://www.paper.edu.cn1一种Adhoc网络中节约能耗的QoS路由协议冯振新，李腊元武汉理工大学计算机系，武汉（430063）E-mail：Goldme2003@hotmail.com摘要：本文介绍了一种改进的Adhoc网络节能机制。较以往的节能机制，其特点是大大降低了空闲节点的能耗；将作为Agent节点的概率由原来的50%下降为每个通信区域仅一个；并通过功能划分，增加了边界Agent节点。实验表明，它能有效的提高全网可达时间，保证了网络传输的有效性及鲁棒性，使得Edge-Agent的能耗趋向平衡。关键词：Adhoc网络，QoS路由协议，代理，节能中图分类号：

2、TP393.011.引言[1,2]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。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，Adhoc网络的节能机制已经提出不少方案，如利用[3][4]电源休眠或者设置Agent方式节能。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

3、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k−1k∑T(ni,ni−1)∑Exei=i=1+i=1（1）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是节点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

4、收每个数据包以判断是否是[5]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，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∑Ex的状态下，i=1为一定值，因此，路由选择的跳数越少，总共消耗的能量就越少，但并不能保证网络的全网可达时间最大。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1本课题由国家自然科学基金（60672137，60773211）和教育部高校博士点基金（20060497015）资助。-1-http://www.paper.edu.cn因为节点能量不足而无法完成

5、转发任务，即在公式（1）中忽略了节点的能量状态，其定义为：PrePower_state=Pst(2)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k−1∑T(ni,ni−1)i=1，这部分能量只有通过改善路由算法，使尽量少的节点参与到路由过程之中；k∑Ex另一部分是其余空闲节点的待机能量i=1，这部分能量可通过关闭其无线网卡实现。无线网卡的关闭可分为两部分：一部分为路由建立过程之前网卡关闭模式，即网络中无数据流而仅有控制流的时候，此时关闭网卡采用定时开启模式，每隔5秒开启检查是否有

6、数据传输要求，若有，则全网节点开启，建立路由，路由建立完成后，将进入网卡关闭的第二部分，即路由建立过程之后的网卡关闭模式，此时，没有转发任务的节点可关闭无线网卡，仅留有路k∑Ex由任务的网络节点，这样，空闲节点的待机能量i=1从理论上可接近于0。另外，采用无线节点Agent也是提高转发效率以及提高能量利用率的一个有效途径。移动Agent是一段程序代码，能控制自己在网络中移动，并能在每个节点独立地完成各种不同的任务。移动Agent在分布式应用中十分有效，特别适用于动态的网络环境，这些Agent在节点之间跳动，在节点中收集信息，并能将这些信息给新的节点和Agent。这样，在短时间内，每

7、个节点都能接受到Agent访问他们带来的更新信息，网络开始运行时，所有节点只知道他们自己和邻居信息，而不知道别的节点的信息，当Agent开始路由时，这些节点就会得到别的节点的信息。在本文中，每个节点均有属于自己的通信区域，在通信区域中，利用公式（2），将现有节点能量状态最高者定为Agent，将收到两个及以上通信区域的能量状态最高节点设为边界Agent，这样，较文献[4]中随机设定Agent的方法，可大大减少网络中Agent的数量。例如，如图1所示。图1中，节点名称后表