探究基于ad hoc网络分群路由协议的节能研究

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1、山东大学硕士学位论文基于AdHoc网络分群路由协议的节能研究姓名：陈维华申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：贾智平20090405山东大学硕士学位论文摘要hdHoe网络是一种不需要基础设施的多跳网络，网络中节点既有无线终端的收发功能，又有路由器转发信息的功能。网络中节点地位平等，没有中心控制节点，完全是分布式结构。由于其无基础设施和网络拓扑结构动态变化的特点，使得AdHoe网络面临着许多与传统网络不同的新问题和挑战，包括路由问题，能量问题，QoS问题和安全问题等。在AdHoe网络中，能耗一直是衡量系统性能的重要指标，能量问题不仅对网络性能有影响，甚至直接关系到整个网络

2、的生存问题。为了减少能耗，网络路由算法已经将能耗作为一个约束条件来选择最低能耗路由，但是这又会影响系统吞吐量和节点之间的能量均衡。在网络整体能耗降低的情况下，如果个别节点能量消耗过快而影响网络的连通性反而缩短了网络生存时间，因此在降低网络节点能耗的同时，平衡节点能耗也是十分重要，这一问题在分群路由协议中尤为明显。本文主要研究分群路由协议的节能方法，主要工作有：首先，通过对当前分群算法的研究和分析比较，提出最大连接度分群算法的改进算法，在改进的算法中使用群首数目可选择的思想，当群首度数较大时，增加一个副群首，减少主群首负载同时扩大群的范围，提高了密集群的稳定性。根据实际路由协议情况

3、，在分群算法中生成边界节点，用于优化群间路由。在群维护过程中引入群首能量阀值，使得群首在能耗消耗到一定程度以后自动发起新的群首选举过程，而选择群首的过程中对节点的实际负载情况和能耗综合考虑，每一个节点可以根据自身近期数据发送量和群首负载情况计算出自己可以担任群首的时间，选择时间最长的节点担任新群首。其次，对现有的分群路由协议进行分析研究，针对一些主要问题提出了改进方法，然后将改进后的分群算法应用于路由协议CGSR山东大学硕士学位论文中。以平衡节点能耗和延长网络寿命的目的，对协议路由策略进行优化。通过使用能量转换跳数的方法使得群内路由避免了剩余能量少的节点和关键节点。在消息传递过程

4、中群首只在建立群间路由时提供相邻群间路由信息，而不用进行消息转发，从而大大降低了群首节点的能耗开销。最后，在NS2仿真软件上，分别对分群算法和改进路由协议进行模拟实验，在相同场景模式下对新旧协议进行了模拟仿真，根据网络运行时间、端到端之间的延时、节点失效时间的比较，证明了新算法和协议能耗更低，网络生命周期更长。关键字：AdHoc网络：能量均衡；生命周期；分群算法；路由协议II山东大学硕士学位论文ABSTRACTAdHocNetworkisawirelessmulti—hopnetworkwithoutpre·establishedinfrastructure．Thenodeswo

5、rkasbothwirelessterminalnodeswithsendingandreceivingfunctionsandrouterwhichforwardinformation，Allofthenodesareequal．ThereisnocentralcontrollerandtheMANETiscompletelydistributedstructure．Becauseofitsnon—infrastructureandnetworktopologychangingindynamiccharacteristics，AdHocnetworkiSfacedwithmuc

6、hnewproblemsandchallengeswhicharedifferentfromtraditionalnetworks，includingtheroutingproblem，theenergyproblem，QOSandsecurityissues．InAdhocnetwork，energyconsumptionisaveryimportantstandardofsystemperformance．Theenergyissuenotonlyhasanimpactonnetworkperformance，andevenisrelatedtOthesurvivalofth

7、eentirenetwork．Inordertoreduceenergyconsumption，networkroutingalgorithmsuseconstrainttotheselectionofthemostlow-powerrouting，butitwouldaffectthesystemthroughputabilityandtheenergybalancebetweenthenodes．Thoughtheenergyconsumptionofwholenetwork