一種Ad Hoc網(wǎng)絡節(jié)能優(yōu)化路由協(xié)議

雷宇飛

摘要：Ad Hoc網(wǎng)絡沒有固定的基礎設施且可以進行快速組網(wǎng)，通過多節(jié)點轉發(fā)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能。但由于中心節(jié)點的路徑重復使用率高，容易造成能量消耗過快，為了解決這一問題，本文將以Ad Hoc網(wǎng)絡作為切入點，對其網(wǎng)絡層的節(jié)能機制及相關的QEC-AODV協(xié)議進行探討。

關鍵詞：Ad Hoc網(wǎng)絡；能量；QoS路由協(xié)議Ad Hoc網(wǎng)絡靈活方便，有較強的移動性與便攜性，但也正因為這些特征使得其在供電問題上產(chǎn)生了障礙，供電問題也成為了近年來Ad Hoc網(wǎng)絡發(fā)展的首要解決任務。網(wǎng)絡電池技術至今還沒有得到突破性的發(fā)展，有學者預計在未來十年內(nèi)電池容量的發(fā)展也并不樂觀，而在此情況下，Ad Hoc網(wǎng)絡想要得到長期的運用于發(fā)展，就要進行節(jié)能優(yōu)化。

1Ad Hoc網(wǎng)絡

Ad Hoc網(wǎng)絡又被稱為無基礎設施網(wǎng)和多跳網(wǎng)。其是一種自組織形式、無中心的無線網(wǎng)絡。作為無線通信網(wǎng)絡，Ad Hoc網(wǎng)絡具有不同于其他通信設備的特殊性，其在網(wǎng)絡中沒有固定的基礎設施，也無需設置中心節(jié)點，所有存在節(jié)點都是平等的，該網(wǎng)絡中的每個節(jié)點不僅具有基本設施功能，同時還能夠進行報文轉發(fā)。網(wǎng)絡中間節(jié)點是各節(jié)點信息轉發(fā)中最重要的傳輸途徑，而Ad Hoc網(wǎng)絡的傳輸途徑與其他網(wǎng)絡通信也存在著一定的差別，特別是在通信算法與分布式協(xié)議之下，移動節(jié)點完全能夠滿足網(wǎng)絡自主運行。

2Ad Hoc網(wǎng)絡層的節(jié)能機制

Ad Hoc網(wǎng)絡層的節(jié)能機制如圖1，源節(jié)點S將數(shù)據(jù)傳送到目的節(jié)點D處，按照常規(guī)路由協(xié)議計算方式來看，通常會優(yōu)先選擇最小跳數(shù)S-C-D路徑進行傳輸，節(jié)點C位于網(wǎng)絡中心節(jié)點位置，其必然會同時被多條路徑選用，這樣一來，C節(jié)點使用量過多，能量的消耗也會加快，當節(jié)點C能量消耗完畢時就容易出現(xiàn)網(wǎng)絡分割現(xiàn)象，從而迫使節(jié)點G、E、F從原網(wǎng)絡中脫離出去。因此，為了提高網(wǎng)絡使用壽命，就需要合理規(guī)劃網(wǎng)絡節(jié)點之間的能量消耗，使節(jié)點內(nèi)能耗達到平衡。故圖1中的理想路徑應為S-A-B-D和S-C-D。

3AODV路由協(xié)議及其優(yōu)化

3.1 AODV路由協(xié)議

AODV路由協(xié)議指的是以DSDV為主的一款按需路由協(xié)議，AODV路由協(xié)議主要包括路由發(fā)現(xiàn)、路由確認和路由維護三個階段。路由的發(fā)現(xiàn)和維護階段指的是路由源節(jié)點將信息傳輸?shù)侥康墓?jié)點，無傳輸途徑時則發(fā)起路由請求，主要有以下四個步驟，（1）源節(jié)點廣播RREQ到整個網(wǎng)絡中；（2）中間節(jié)點接收到RREQ信息后建立起符合源節(jié)點需求的路徑；（3）目的節(jié)點在接收到RREQ后進行處理并建立反向路徑，將確認報文發(fā)回源節(jié)點；（4）RREQ傳送到中間節(jié)點時建立起正向路徑，并按方向傳送回源節(jié)點，使源節(jié)點能夠對第一個RREQ進行處理，實現(xiàn)與目的節(jié)點的傳輸路徑。

3.2 QEC-AODV協(xié)議

⑴QEC-AODV協(xié)議?；贏ODV算法之上，QEC-AODV協(xié)議為能量考慮進行了改進，其設置能夠為網(wǎng)絡提供給基本的QoS 保障，并且在保證寬帶資源充裕的前提下，QEC-AODV協(xié)議能夠很好的實現(xiàn)寬帶中網(wǎng)絡節(jié)點的能量分配。網(wǎng)絡節(jié)點可分為三類，這三類節(jié)點在進行RREQ信息接收后會進行不同的延遲轉發(fā)機制，以此為用戶建立最為適宜的傳輸途徑。這些傳輸途徑在節(jié)點寬帶資源、電池剩余以及總能量消耗上有著明顯優(yōu)勢，其他相關路徑傳輸只有在符合以上協(xié)議的基礎上才能作為備份路徑存在。因此，QEC-AODV協(xié)議在網(wǎng)絡中的運用能夠有效減少網(wǎng)絡能源消耗實現(xiàn)節(jié)點低耗能，同時提高了寬帶的利用率。

⑵QEC-AODV運行機制優(yōu)化。QEC-AODV運行機制在網(wǎng)絡中主要分為路由發(fā)現(xiàn)階段和路由維護階段兩方面。

1）路由發(fā)現(xiàn)階段。當在網(wǎng)絡運行過程中存在路由需求，而目的節(jié)點與源節(jié)點之間沒有傳輸路徑時，源節(jié)點自動進行路由發(fā)現(xiàn)過程，即廣播RREQ，RREQ格式如表1所示。

2）路由維護階段。在源節(jié)點廣播RREQ并成功傳送到目的節(jié)點時，網(wǎng)絡傳輸會自動進入路由維護階段，維護格式如下表：

QEC-AODV路由協(xié)議基于AODV路由維護之上，還運用了節(jié)點切換中的路由維護模式。QEC-AODV協(xié)議中的每個節(jié)點都可以向自身鄰節(jié)點發(fā)送消息報文，且可以預測出傳輸路徑狀態(tài)，在路徑失效之前找到替換節(jié)點并利用替換節(jié)點進行數(shù)據(jù)傳輸，如果沒有找到替換節(jié)點則以AODV方式來完成路由維護工作，并選擇路徑發(fā)送RERR錯誤報文。

4結語

總之，只有基于Ad Hoc網(wǎng)絡基礎上進行節(jié)能優(yōu)化，并通過QEC-AODV協(xié)議來進行節(jié)點剩余能量分析，才能夠達到減少能源消耗，提高寬帶傳輸資源效率的目的。

[參考文獻]

[1]劉大偉,金偉,王曉潔.一種節(jié)能的Ad hoc網(wǎng)絡路由協(xié)議[J].計算機工程與應用,2011,47(26):93-94.

[2]郭艷霞,裴廷睿,趙智.適用于AdHoc網(wǎng)絡具有能量約束的QoS路由協(xié)議[J].計算機工程與應用,2012,48(8):102-104,181.

endprint

摘要：Ad Hoc網(wǎng)絡沒有固定的基礎設施且可以進行快速組網(wǎng)，通過多節(jié)點轉發(fā)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能。但由于中心節(jié)點的路徑重復使用率高，容易造成能量消耗過快，為了解決這一問題，本文將以Ad Hoc網(wǎng)絡作為切入點，對其網(wǎng)絡層的節(jié)能機制及相關的QEC-AODV協(xié)議進行探討。

關鍵詞：Ad Hoc網(wǎng)絡；能量；QoS路由協(xié)議Ad Hoc網(wǎng)絡靈活方便，有較強的移動性與便攜性，但也正因為這些特征使得其在供電問題上產(chǎn)生了障礙，供電問題也成為了近年來Ad Hoc網(wǎng)絡發(fā)展的首要解決任務。網(wǎng)絡電池技術至今還沒有得到突破性的發(fā)展，有學者預計在未來十年內(nèi)電池容量的發(fā)展也并不樂觀，而在此情況下，Ad Hoc網(wǎng)絡想要得到長期的運用于發(fā)展，就要進行節(jié)能優(yōu)化。

1Ad Hoc網(wǎng)絡

Ad Hoc網(wǎng)絡又被稱為無基礎設施網(wǎng)和多跳網(wǎng)。其是一種自組織形式、無中心的無線網(wǎng)絡。作為無線通信網(wǎng)絡，Ad Hoc網(wǎng)絡具有不同于其他通信設備的特殊性，其在網(wǎng)絡中沒有固定的基礎設施，也無需設置中心節(jié)點，所有存在節(jié)點都是平等的，該網(wǎng)絡中的每個節(jié)點不僅具有基本設施功能，同時還能夠進行報文轉發(fā)。網(wǎng)絡中間節(jié)點是各節(jié)點信息轉發(fā)中最重要的傳輸途徑，而Ad Hoc網(wǎng)絡的傳輸途徑與其他網(wǎng)絡通信也存在著一定的差別，特別是在通信算法與分布式協(xié)議之下，移動節(jié)點完全能夠滿足網(wǎng)絡自主運行。

2Ad Hoc網(wǎng)絡層的節(jié)能機制

Ad Hoc網(wǎng)絡層的節(jié)能機制如圖1，源節(jié)點S將數(shù)據(jù)傳送到目的節(jié)點D處，按照常規(guī)路由協(xié)議計算方式來看，通常會優(yōu)先選擇最小跳數(shù)S-C-D路徑進行傳輸，節(jié)點C位于網(wǎng)絡中心節(jié)點位置，其必然會同時被多條路徑選用，這樣一來，C節(jié)點使用量過多，能量的消耗也會加快，當節(jié)點C能量消耗完畢時就容易出現(xiàn)網(wǎng)絡分割現(xiàn)象，從而迫使節(jié)點G、E、F從原網(wǎng)絡中脫離出去。因此，為了提高網(wǎng)絡使用壽命，就需要合理規(guī)劃網(wǎng)絡節(jié)點之間的能量消耗，使節(jié)點內(nèi)能耗達到平衡。故圖1中的理想路徑應為S-A-B-D和S-C-D。

3AODV路由協(xié)議及其優(yōu)化

3.1 AODV路由協(xié)議

AODV路由協(xié)議指的是以DSDV為主的一款按需路由協(xié)議，AODV路由協(xié)議主要包括路由發(fā)現(xiàn)、路由確認和路由維護三個階段。路由的發(fā)現(xiàn)和維護階段指的是路由源節(jié)點將信息傳輸?shù)侥康墓?jié)點，無傳輸途徑時則發(fā)起路由請求，主要有以下四個步驟，（1）源節(jié)點廣播RREQ到整個網(wǎng)絡中；（2）中間節(jié)點接收到RREQ信息后建立起符合源節(jié)點需求的路徑；（3）目的節(jié)點在接收到RREQ后進行處理并建立反向路徑，將確認報文發(fā)回源節(jié)點；（4）RREQ傳送到中間節(jié)點時建立起正向路徑，并按方向傳送回源節(jié)點，使源節(jié)點能夠對第一個RREQ進行處理，實現(xiàn)與目的節(jié)點的傳輸路徑。

3.2 QEC-AODV協(xié)議

⑴QEC-AODV協(xié)議。基于AODV算法之上，QEC-AODV協(xié)議為能量考慮進行了改進，其設置能夠為網(wǎng)絡提供給基本的QoS 保障，并且在保證寬帶資源充裕的前提下，QEC-AODV協(xié)議能夠很好的實現(xiàn)寬帶中網(wǎng)絡節(jié)點的能量分配。網(wǎng)絡節(jié)點可分為三類，這三類節(jié)點在進行RREQ信息接收后會進行不同的延遲轉發(fā)機制，以此為用戶建立最為適宜的傳輸途徑。這些傳輸途徑在節(jié)點寬帶資源、電池剩余以及總能量消耗上有著明顯優(yōu)勢，其他相關路徑傳輸只有在符合以上協(xié)議的基礎上才能作為備份路徑存在。因此，QEC-AODV協(xié)議在網(wǎng)絡中的運用能夠有效減少網(wǎng)絡能源消耗實現(xiàn)節(jié)點低耗能，同時提高了寬帶的利用率。

⑵QEC-AODV運行機制優(yōu)化。QEC-AODV運行機制在網(wǎng)絡中主要分為路由發(fā)現(xiàn)階段和路由維護階段兩方面。

1）路由發(fā)現(xiàn)階段。當在網(wǎng)絡運行過程中存在路由需求，而目的節(jié)點與源節(jié)點之間沒有傳輸路徑時，源節(jié)點自動進行路由發(fā)現(xiàn)過程，即廣播RREQ，RREQ格式如表1所示。

2）路由維護階段。在源節(jié)點廣播RREQ并成功傳送到目的節(jié)點時，網(wǎng)絡傳輸會自動進入路由維護階段，維護格式如下表：

QEC-AODV路由協(xié)議基于AODV路由維護之上，還運用了節(jié)點切換中的路由維護模式。QEC-AODV協(xié)議中的每個節(jié)點都可以向自身鄰節(jié)點發(fā)送消息報文，且可以預測出傳輸路徑狀態(tài)，在路徑失效之前找到替換節(jié)點并利用替換節(jié)點進行數(shù)據(jù)傳輸，如果沒有找到替換節(jié)點則以AODV方式來完成路由維護工作，并選擇路徑發(fā)送RERR錯誤報文。

4結語

總之，只有基于Ad Hoc網(wǎng)絡基礎上進行節(jié)能優(yōu)化，并通過QEC-AODV協(xié)議來進行節(jié)點剩余能量分析，才能夠達到減少能源消耗，提高寬帶傳輸資源效率的目的。

[參考文獻]

[1]劉大偉,金偉,王曉潔.一種節(jié)能的Ad hoc網(wǎng)絡路由協(xié)議[J].計算機工程與應用,2011,47(26):93-94.

[2]郭艷霞,裴廷睿,趙智.適用于AdHoc網(wǎng)絡具有能量約束的QoS路由協(xié)議[J].計算機工程與應用,2012,48(8):102-104,181.

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摘要：Ad Hoc網(wǎng)絡沒有固定的基礎設施且可以進行快速組網(wǎng)，通過多節(jié)點轉發(fā)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能。但由于中心節(jié)點的路徑重復使用率高，容易造成能量消耗過快，為了解決這一問題，本文將以Ad Hoc網(wǎng)絡作為切入點，對其網(wǎng)絡層的節(jié)能機制及相關的QEC-AODV協(xié)議進行探討。

關鍵詞：Ad Hoc網(wǎng)絡；能量；QoS路由協(xié)議Ad Hoc網(wǎng)絡靈活方便，有較強的移動性與便攜性，但也正因為這些特征使得其在供電問題上產(chǎn)生了障礙，供電問題也成為了近年來Ad Hoc網(wǎng)絡發(fā)展的首要解決任務。網(wǎng)絡電池技術至今還沒有得到突破性的發(fā)展，有學者預計在未來十年內(nèi)電池容量的發(fā)展也并不樂觀，而在此情況下，Ad Hoc網(wǎng)絡想要得到長期的運用于發(fā)展，就要進行節(jié)能優(yōu)化。

1Ad Hoc網(wǎng)絡

Ad Hoc網(wǎng)絡又被稱為無基礎設施網(wǎng)和多跳網(wǎng)。其是一種自組織形式、無中心的無線網(wǎng)絡。作為無線通信網(wǎng)絡，Ad Hoc網(wǎng)絡具有不同于其他通信設備的特殊性，其在網(wǎng)絡中沒有固定的基礎設施，也無需設置中心節(jié)點，所有存在節(jié)點都是平等的，該網(wǎng)絡中的每個節(jié)點不僅具有基本設施功能，同時還能夠進行報文轉發(fā)。網(wǎng)絡中間節(jié)點是各節(jié)點信息轉發(fā)中最重要的傳輸途徑，而Ad Hoc網(wǎng)絡的傳輸途徑與其他網(wǎng)絡通信也存在著一定的差別，特別是在通信算法與分布式協(xié)議之下，移動節(jié)點完全能夠滿足網(wǎng)絡自主運行。

2Ad Hoc網(wǎng)絡層的節(jié)能機制

Ad Hoc網(wǎng)絡層的節(jié)能機制如圖1，源節(jié)點S將數(shù)據(jù)傳送到目的節(jié)點D處，按照常規(guī)路由協(xié)議計算方式來看，通常會優(yōu)先選擇最小跳數(shù)S-C-D路徑進行傳輸，節(jié)點C位于網(wǎng)絡中心節(jié)點位置，其必然會同時被多條路徑選用，這樣一來，C節(jié)點使用量過多，能量的消耗也會加快，當節(jié)點C能量消耗完畢時就容易出現(xiàn)網(wǎng)絡分割現(xiàn)象，從而迫使節(jié)點G、E、F從原網(wǎng)絡中脫離出去。因此，為了提高網(wǎng)絡使用壽命，就需要合理規(guī)劃網(wǎng)絡節(jié)點之間的能量消耗，使節(jié)點內(nèi)能耗達到平衡。故圖1中的理想路徑應為S-A-B-D和S-C-D。

3AODV路由協(xié)議及其優(yōu)化

3.1 AODV路由協(xié)議

AODV路由協(xié)議指的是以DSDV為主的一款按需路由協(xié)議，AODV路由協(xié)議主要包括路由發(fā)現(xiàn)、路由確認和路由維護三個階段。路由的發(fā)現(xiàn)和維護階段指的是路由源節(jié)點將信息傳輸?shù)侥康墓?jié)點，無傳輸途徑時則發(fā)起路由請求，主要有以下四個步驟，（1）源節(jié)點廣播RREQ到整個網(wǎng)絡中；（2）中間節(jié)點接收到RREQ信息后建立起符合源節(jié)點需求的路徑；（3）目的節(jié)點在接收到RREQ后進行處理并建立反向路徑，將確認報文發(fā)回源節(jié)點；（4）RREQ傳送到中間節(jié)點時建立起正向路徑，并按方向傳送回源節(jié)點，使源節(jié)點能夠對第一個RREQ進行處理，實現(xiàn)與目的節(jié)點的傳輸路徑。

3.2 QEC-AODV協(xié)議

⑴QEC-AODV協(xié)議?；贏ODV算法之上，QEC-AODV協(xié)議為能量考慮進行了改進，其設置能夠為網(wǎng)絡提供給基本的QoS 保障，并且在保證寬帶資源充裕的前提下，QEC-AODV協(xié)議能夠很好的實現(xiàn)寬帶中網(wǎng)絡節(jié)點的能量分配。網(wǎng)絡節(jié)點可分為三類，這三類節(jié)點在進行RREQ信息接收后會進行不同的延遲轉發(fā)機制，以此為用戶建立最為適宜的傳輸途徑。這些傳輸途徑在節(jié)點寬帶資源、電池剩余以及總能量消耗上有著明顯優(yōu)勢，其他相關路徑傳輸只有在符合以上協(xié)議的基礎上才能作為備份路徑存在。因此，QEC-AODV協(xié)議在網(wǎng)絡中的運用能夠有效減少網(wǎng)絡能源消耗實現(xiàn)節(jié)點低耗能，同時提高了寬帶的利用率。

⑵QEC-AODV運行機制優(yōu)化。QEC-AODV運行機制在網(wǎng)絡中主要分為路由發(fā)現(xiàn)階段和路由維護階段兩方面。

1）路由發(fā)現(xiàn)階段。當在網(wǎng)絡運行過程中存在路由需求，而目的節(jié)點與源節(jié)點之間沒有傳輸路徑時，源節(jié)點自動進行路由發(fā)現(xiàn)過程，即廣播RREQ，RREQ格式如表1所示。

2）路由維護階段。在源節(jié)點廣播RREQ并成功傳送到目的節(jié)點時，網(wǎng)絡傳輸會自動進入路由維護階段，維護格式如下表：

QEC-AODV路由協(xié)議基于AODV路由維護之上，還運用了節(jié)點切換中的路由維護模式。QEC-AODV協(xié)議中的每個節(jié)點都可以向自身鄰節(jié)點發(fā)送消息報文，且可以預測出傳輸路徑狀態(tài)，在路徑失效之前找到替換節(jié)點并利用替換節(jié)點進行數(shù)據(jù)傳輸，如果沒有找到替換節(jié)點則以AODV方式來完成路由維護工作，并選擇路徑發(fā)送RERR錯誤報文。

4結語

總之，只有基于Ad Hoc網(wǎng)絡基礎上進行節(jié)能優(yōu)化，并通過QEC-AODV協(xié)議來進行節(jié)點剩余能量分析，才能夠達到減少能源消耗，提高寬帶傳輸資源效率的目的。

[參考文獻]

[1]劉大偉,金偉,王曉潔.一種節(jié)能的Ad hoc網(wǎng)絡路由協(xié)議[J].計算機工程與應用,2011,47(26):93-94.

[2]郭艷霞,裴廷睿,趙智.適用于AdHoc網(wǎng)絡具有能量約束的QoS路由協(xié)議[J].計算機工程與應用,2012,48(8):102-104,181.

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