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题目:Ad Hoc网络能量均衡策略的研究

关键词:Ad Hoc网络;路由协议;能量均衡;高效节能;蚁群算法

  摘要


移动Ad Hoc 网络是一种自组织的,节点动态构成的,可以不使用固定的通讯设施集中管理的网络体系。网络结构中的所有节点可以随机移动,通信均在无线网络环境中进行。与典型的无线网络相比,Ad Hoc 网络中节点具有不稳定,频繁地加入或退出网络的特征。Ad Hoc网络无基础设施集中控制,移动设备经常出现能量耗尽导致网络失效的情况,所以节点能耗的研究是近年来Ad Hoc网络研究的重要工作之一。论文的主要工作:

本文介绍了 Ad Hoc网络的特点与研究现状,然后按照节点获取路由信息的方法分类研究了Ad Hoc网络经典的路由协议。

通过对Ad Hoc网络的节能策略的分析,阐述了网络节能的方法:保护低能量节点路由策略、最小传输能耗路由策略、多径能耗均衡路由策略、基于拓扑控制的节能路由策略以及基于节能的组播和广播路由策略。在此基础上分析其特点,将其优点引入本文所提出的Ad Hoc网络路由协议中。

基本蚁群算法在求解最优路径问题时,具有搜索较优解和很强的自组织性的能力,适用于Ad Hoc网络中。本文对蚁群算法进行改进,主要是在三个方面:第一、在每个节点数据结构中增加剩余能量列表用于记录邻居节点的剩余能量状态;第二、是对信息素的更新公式进行改进,加入节点能量状态对信息素的影响,当节点的剩余能量低于所定门限值时,信息素浓度将不再增加,其目的是使网络中的节点尽可能均衡的消耗能量,而门限值的设定与全部节点的平均剩余能量有关;第三、选择路径时,在链路使用代价中加入对节点发送功率的考量,从而在保证网络稳定连通性前提下,平衡网络节点的能量消耗。

通过MATLAB进行仿真实验,在不同场景下的实验结果与AODV路由协议对比分析,得出EBCR算法在路由发现和数据转发阶段有较强优势。在路由发现阶段EBCR通过改进后的蚁群算法得到所有可能路径的信息,相比AODV洪泛法,EBCR算法更加节能高效。数据转发阶段时形成多条路径,根据链路使用代价选择,相比起AODV的唯一路径,此方法更好的平衡了网络节点的能量消耗,使更多的节点参与其中,延长了网络的生存时间,同时也增加了网络传输稳定性的保障。