Ad Hoc网络中能量有效地理路由协议研究

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Ad Hoc网络不需要有线基础设备的支撑,可实现快速临时自动组网,满足了人们特殊场合下对于通信技术的要求,目前已经成为网络领域的一大研究热点。Ad Hoc网络具有拓扑高动态、多跳传输、无线信道不可靠、能量有限等特点,这些因素导致传统路由协议在Ad Hoc网络中并不适用。路由协议的设计是目前的一个研究难题。地理路由协议仅仅需要当前节点知道其邻居节点的位置信息,并不需要获取整个网络的信息,无需存储路由表,可以避免大范围泛洪,可扩展性强,适合应用在Ad Hoc网络中。GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing)是一种典型的地理路由协议。GPSR在贪婪模式下,选择距离目的节点最近的邻居节点作为下一跳;遭遇路由空洞时,在空洞区域进行边缘转发,直到找到一个比空洞节点更接近目的节点的节点,便恢复为贪婪模式。根据Ad Hoc网络的能量模型,传输过程中的能耗与距离的平方甚至更高次方有关。这就意味着即使传输距离并不大,所消耗的能量依然会非常多。考虑到Ad Hoc网络节点的能量有限,在GPSR的基础上,本文提出了一种能量有效的地理路由协议EGRP(Energy-efficient Geographic Routing Protocol)。EGRP在选择路由时,综合考虑距离和角度因素定义了效益函数,先从邻居节点中选择具有最大效益函数值的节点作为次目的节点。然后,从邻居节点中寻找一条到达该次目的节点的能量优化路径,按所选路径将数据逐跳转发到次目的节点。重复以上步骤,直到最终到达目的节点,路由转发结束。EGRP通过设置中间节点,选择能量优化路径,可以有效减少节点能量消耗,降低节点死亡概率,延长网络生存时间,提升网络整体性能。本文在NS 2平台上对两种路由协议进行了模拟仿真,从网络生存时间、能量方差、分组投递率等几个方面对结果进行对比分析。仿真结果表明了EGRP在Ad Hoc网络中的有效性和可行性。
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