Ad hoc网络是由一组自主的无线节点或终端组成的，独立于固定的基础设施、采用分布式管理的多跳网络。Ad hoc网络的灵活性使之适应于临时性、流动性大的场合。通常由于无线设备的无线电传输范围有限，当无线节点和目的端不能直接通信时，中间节点同时充当终端系统和路由器两种角色。 根据获得路由信息的时机，目前学者们提出的多种Ad hoc路由协议归纳起来可以分为两大类。基于此，研究能量有效的Ad hoc路由协议非常必要。 1 能量有效的路由协议分类 与传统Ad hoc路由协议不同，基于能量有效的路由协议的目标为最大化网络生命周期。网络生命周期即网络中的一个节点首次耗尽电量的时间[3]。 近年来涌现出很多基于能量考虑的路由协议[4]，总体来说，这些路由协议策略标准的主要基于以下几点：①网络中传输信息所消耗的总能量；②每个节点的初始电池电量；③每个节点的剩余电量；④节点的生存时间。但是不论选择哪一种、或者综合两种策略，都很难同时兼顾节点寿命和网络路由总能耗两个目标。 1）最小总传输能量（MTPR）。MTPR是一种分布式算法，在任意时刻，Ad hoc网络的拓扑结构可以看作一个带权有向图，任一条弧上的权重即为节点间的传输能量。那么路由的总传输能量为，其中、分别为源与目的节点。则 总传输能量最小的路由，其中A为所有可选路由集合。由于节点之间的距离与传输能量成正比，本策略自然会倾向于选择距离更短的路由。然而，仅仅考虑最短路径，很有可能使中间节点过早消耗，使之成为网络瓶颈，甚至严重影响网络性能。 2）剩余能量（MBCR & MMBCR）。如前所述，虽然总传输能量可以作为一个非常重要的度量标准，但是它有非常明显的缺陷，关键节点的早衰会严重影响路由。MMBCR即是一种考虑节点的剩余能量的度量策略。某时刻t的电量开销为函数，其中为t时刻电池电 量。路由j的电量开销为。则最大剩余电量路由为 。相较MTPR而言MBCR有效防止某些节点被过度使用，增加网络生命周期。 由于MBCR考虑的是某路由Rj中所有节点的剩余电量之和，所以MBCR仍然会选择某些具有极少电量的节点来路由，造成这些节点提前衰竭。MMBCR在MBCR的基础上做出如下改进：路由j的电量开销定义为。则MMBCR中 。MMBCR可以有效规避剩余电量最小的节点，延长单个节点寿命。但是很多情况下为了保证节点使用的均衡性，却选择了较长的路径，增加了能量消耗。 3）剩余能量受限（CMMBCR）。CMMBCR既考虑MTPR的总传输能量，又考虑MMBCR中的节点剩余电量。在路由发现的过程中，首先寻找几条所有节点都有足够的剩余电量（大于阈值γ）作为路由集合A，然后在此集合中挑选出一条总传输能量最小的路由。其中γ是电量阈值（0―100），可看作保护此节点电量消耗的临界值。如果γ=0，与MTPR相同；如果γ=100，CMMBCR与MMBCR相同。γ的选取可以很有效的保护最小能量节点。 2 性能比较与分析 基于能量有效的路由协议的宗旨在于最大化网络生命周期。利用NS建立50个节点的网络，它们随机分布在500 m*500 m的区域内，节点移动速度10 m/s。网络性能仿真结果如下表所示。 MTPR没有考虑单个节点的生存时间，网络能量消耗最小。但是中继节点剩余能量会小于其他普通节点，致使网络严重失衡，因此生命周期最短。MBCR忽略了单个节点的寿命换来较小的总传输能量，网络生命周期小于MMBCR。CMMBCR主要性能影响因子为阈值γ。当γ=0，CMMBCR的性能与MTPR相同。随着阈值γ的增大，CMMBCR为了保护剩余电量较少的节点，会选择较长路径路由，牺牲了网络总体性能。所以，各个基于能量优化的路由协议在考虑单个节点寿命、整个网络生命周期两个目标时很难达到均衡，路由协议的选择应该视具体情况而定。 3 结论 本文介绍了3类基于能量有效的Ad hoc无线网络路由协议的性能特点。为了延长网络生命周期，MTPR一类是从全局出发，减少总体能耗，增加整个网络的生命周期，却牺牲了个别节点；MBCR与MMBCR类尽量避免路由剩余电量较少的关键节点，均衡整个网络，却降低了网络性能。CMMBCR结合了前两类策略，但是从性能上来说也未达到最优，今后可以在此做出更多的研究工作。 参考文献 [1]Jae-Hwan Chang & Leandros Tassiulas.（2000）. Energy Conserving Routing in Wireless Ad-hoc Networks. IEEE INFOCOM’00， March. [2]Singh， S.， Woo， M.， and Raghavendra，C.S.， “Power-Aware Routing in Mobile in Mobile Ad Hoc Networks”，Proceedings of MobiCom’98， Dallas， Texas， Oct. 1998. [3]Qun Li， Javed Aslam， and Daniela Rus， Online power-aware routing in wireless ad-hoc networks. MOBICOM， pages 97-107，Rome， July 2001. [4]Konstantinos Oikonomou & Ioannis Stavrakakis.（2006）.Energy Considerations for Topology -unaware TDMA MAC Protocols. Ad Hoc Networks，（4）：359-379.
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