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国际期刊的创新在计算机和通信工程的研究

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回顾负载和基于能量的路由在无线网状网络

诉Lakshmi Praba1,一个。怜悯王妃2
  1. 大学助理教授,王妃安娜政府。对于女性来说,Tirunelveli,印度
  2. 助理教授,斯里兰卡。印度Sattur s·r·n·M学院
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国际期刊的创新在计算机和通信工程的研究

文摘

无线网状网络取得了流行近年来由于他们最后一英里上网,部署成本低和自配置功能。路由是一个最近的研究的主题在WMN网络中提供可靠和有效的途径。路由协议中发挥主要作用发现源和目的地之间的路线。现有的路由协议发现基于最小跳数的路由传输。然而,这种默认路由施工过程不放心,总是会导致快速和成功交付数据包的目的地。有时节点故障、交通拥堵、链接破损和低效利用的带宽可能会发生。上面的困难可以克服通过构造一个基于质量指标如能源路线,队列长度,链接质量,带宽等。论述了基于能量和基于队列的路由算法和协议已提出的各种研究人员在WMN的面积。

关键字
负载、能源、表格、按需、拥塞,延迟

介绍
WMN是无线电的通信网络由节点安排在网状拓扑。网状拓扑的每个节点都有一个连接到所有其他节点在网络覆盖区域。有两种类型的网格拓扑:完整的或完整的网和部分网[1]。在完成或全网状拓扑结构中的每个节点覆盖范围是连接到网络中的其他节点。它提供了大量的冗余。因此在这次事件中,如果其中任何一个节点失败,网络流量可以指向任何其他节点的路由到目的地。完整的无线网状难以实现大规模使用网格路由器(先生);然而,小规模的地区像办公室或小校园可能是理想的。局部网格拓扑结构在某些节点连接到网络中的其他节点,但其他人只是连接到网络中两个或两个以上的节点。因此它提供冗余低于全网状拓扑。 It is commonly found in either small or large scale networks or for fulfilling the last mile connection to a full meshed backbone.
无线网状网络通常由网客户,网格路由器和网关。网客户端(MC)是终端用户设备(如笔记本电脑、pda、智能手机、等,可用于访问应用程序(如电子邮件、网络,通过网络游戏,位置检测等。这些设备是移动但有限权力和路由功能,这可能是也可能不是连接到网络。在网状网络拓扑变化频繁,因为移动节点动态地相互连接[1]。WMN有更多的计划配置和部署提供动态的和成本有效的连接在一个特定的地理区域。网格路由器在本质上是静态的,它向前网客户端和网关之间的网络流量。种通信网络传输功耗很低。除此之外,媒体访问控制(MAC)协议在一个网格路由器支持多个通道和多个接口提供一种网格环境中可伸缩性。网关可能是也可能不是直接连接到有线网络ie)互联网[2]。
WMN主要是适合密不透风的地方创建有线网络的建筑物或区域是困难的,灾难恢复等。WMNs将极大地帮助用户可以在线随时随地通过连接到网格路由器[3]。此外,网格路由器有功能连接WMNs各种现有无线网络无线传感器网络等细胞,特定的网络,无线保真(wi - fi)和微波存取全球互操作性(WiMAX) [1]。
传统的特殊路由协议在WMN也可以使用。这些协议分为两种类型,如主动(表格)和反应(按需)。在主动协议[4][6]每个节点维护路由表,其中包含航线网络中的其他节点。发现的路线和存储即使他们不需要。任务执行的数量保持最近的路由信息,但它增加了相当大的开销和网络中的带宽消耗。目的地测序距离向量(DSDV)[7][5]主动路由协议的路由协议是一个例子。
活性协议[7]懒惰的路由方法。表驱动路由协议相比所有最新的路线不是维持在每一个节点,而不是在需要时创建的路线。当源想要将消息发送到目的地,它调用路由发现机制来找到目的地的路线。它发送RREQ RREP数据包在网络。路线仍然有效,直到目的地可及,直到不再需要的路线。这种方法不适合操作,需要立即路线可用性作为寻找路线有一个延迟。Adhoc网络按需距离矢量路由协议(AODV)[8]为被动路由协议就是一个例子。
路由协议执行过程中发现从源到目的地的路线。路由过程的主要目的是为确保提供可靠的传输服务质量(QoS)的网络。有效途径建设传输数据包从源到目的地是一种网络中为用户提供QoS。有效途径可以通过考虑节点构造与某些约束。有几种路由协议在特定的网络;然而,这些协议不能直接使用在WMN由于他们不同的交通模式,网关的功能和它的带宽需求。现有adhoc网络路由协议构造基于最小跳数的路由。这个默认路由施工过程不放心,总是会导致快速和成功交付数据包的目的地。有时节点故障、交通拥堵、链接破损和低效利用的带宽可能会发生。上面的困难可以克服通过构造一个基于质量指标如能源路线,队列长度,链接质量,带宽等。论述了基于能量和基于队列的路由算法和协议已提出的各种研究人员在WMN的面积。

无线网状网络的特性
以下是WMN的各种特性[9]。
自我疗愈和自我配置:WMNs是灵活的网络体系结构和不依赖于实现和协议。WMN的主要特性,如自我疗愈和自我配置进一步提高网络的性能。由于WMN的自愈功能,它会自动找到最快的和可靠的路径时,网络中节点失去连通性和阻塞。自配置功能可以很容易地添加新节点、删除或迁移现有的节点或从网络而无需人工干预。因此,由于这些特性,可以满足终端用户的需求和网络设置可以减少时间和维护成本。
利用成本低:网格路由器无线和静态;他们有在种环境设施服务。大面积的使用无线路由器相比更便宜的单跳路由器有线连接。一般的有线连接更昂贵的安装和维护。部署WMN导致低操作成本由于更快的安装和维护。
更好的可靠性:在WMN,数据包从源传输到目的地通过多种路径。多个路径作为备用路径的失败。备用路径更倾向于减少网络的瓶颈拥挤的地区。使用多个路径,交通网络中负载可以平衡。负载平衡和减少通过备用路径的瓶颈在WMN可以大大提高网络可靠性。
可伸缩性:在传统的无线网络节点数量的增加,性能降低。然而在WMNs一旦节点数量的增加,性能也会增加通过提供替代路线。由于可伸缩性特征,网状网络可以处理成百上千的节点。通过添加更多的路由器,网络可以摆脱疲软的信号和死区。
互操作性:WMN混合多点到多点架构的一个特征,它是适合与现有标准的细胞,wi - fi, WiMAX无线个域网,蓝牙,传感器,马奈,车辆等。因此,更具吸引力的增量部署和重用现有的基础设施。上面所有的现有标准都可以配置WMN并通过无线网状骨架相互通信。
仿真结果配置:他们非常有用在视线范围(仿真结果)网络配置无线信号断断续续被最高的建筑。例如,在一个游乐园的摩天轮很少块信号从一个无线接入点。
网络容量:WMN支持多个通道的特点和多个接口。网状网络中的路由器提供多个接口,增加网络的吞吐量和能力大大[10]。在轨道的无线网络,多个通道被分配不同的通道合并相邻网格路由器干扰降到最低

WMN的体系结构
根据部署配置,WMNs可以分为以下三种类型[3]:客户端、基础设施和混合WMN。
答:客户端无线网状网络
客户端网状网络提供了客户端之间的点对点连接的设备。设备通常有一个收音机。WMN的这种类型的一个重要方面是完全没有无线移动设备的网络由骨干。因此,它形成了一个传统特定的网络。客户机节点形成真正的网络进行路由和自我配置功能。
基础设施的无线网状网络
WMN基础设施,网格路由器提供的底端连接网客户,形成一个高带宽无线骨干。这种类型的WMN可以由使用不同类型的广播技术除了IEEE 802.11技术。传统的客户可以直接与网格路由器如果都有相同类型的无线电技术。否则,客户只能通过他们与网格路由器通信基站以太网连接。网关功能的网格路由器可以连接到互联网。这种方法包含了WMNs与现有的无线网络。网格路由器在本质上是静态的提供自愈的功能和自配置功能之间的联系。
混合无线网状网络
混合WMN的无线网状网络是一个优雅的版本。顾名思义,这是一个混合的基础设施和客户WMN及其体系结构是图1所示。网格路由器形成一个网骨干基础设施而网客户涉及的路由和转发数据包。网格客户端可以通过网格路由器访问网络,他们可以直接与其他通信网络如wi - fi, WiMAX,细胞和传感器网络。路由设备的客户提供增强的连接和WMNs内覆盖。
网格客户是移动设备如手机、笔记本电脑、PDA等通常运行在电池而网格路由器和网关是静态节点。网骨干连接到互联网通过网关是一个有线连接而其他网格客户端之间的连接和网状网络中的路由器无线连接。网格路由器连接到彼此分享其信息。是一个可选的一个互联网连接。网客户端和网路由器多次反射的方式连接。每个网格路由器和网格客户端连接到多个网路由器和网客户端,如果网路由器或网客户端网络中的失败,它会自动找到一个替代路径发送数据到目标。

负载在WMN和基于能量的路由算法和协议
答:负载知道路由的方法
Galvez, j。j等[12]提出了一种分布式负载均衡协议(GWLB),从拥挤的网关,网关协调重新路由流量免费网关。换句话说,它指从拥挤的交通拥堵域实现更好的产能利用率和较高的网络吞吐量。在这种分布式方案网关协调和交换信息的相关节点和他们的要求。为此,网状网络分为域;每个域可以被定义为一系列汇服务网关接收互联网流量。每个域分配与特定的能力和对负载相比在特定领域。负载是表示为下沉的要求。如果负载超过可容忍的容量域被认为是超载。为了避免超载的域或堵塞,拟议中的协议变更交通。这个方案不需要任何计算网格路由器和实现改进与负载不平衡在最短路径路由场景。
李鸿坤等[13]研究路径的选择以最低的成本在预期的端到端延迟(速度)multi-radio多通道无线网状网络。新速度指标需要传输延迟以及缓冲区的排队延迟由于MAC层。除了减少端到端延迟,速度度量隐式地提供负载平衡路由。他们开发了一个通用的方法来计算multi-radio实现带宽(MRAB)路径的影响国际米兰- /原语干扰和空间/渠道多样性考虑。实际场景中被认为是一个端到端路径可能既包括multi-radio啤酒花和single-radio啤酒花与多个频道,他们不互相干扰,但干扰的问题存在在同一个频道。他们开发了一个基于sub-path迭代方法模型之间的复杂交互inter-flow干扰,干扰和原语同时传输由于空间和渠道的多样性。MRAB是结合EDD形成指标加权底端延迟(杂草)。这个指标更好的捕捉干扰和渠道多样性的影响。这项工作也提出了一个基于分布式杂草的路由协议mc无线网络。
崔,k W等[14]提出了load-aware路由方案为无线网状网络(WMNs)。这个load-aware路由方案可以实现负载均衡,从而提高整体网络容量。这个路由方案最大化用户满意度的程度用对偶分解法。在这个方案,维持负载控制,整个网络分为多个集群。一个集群的每个集群估计的交通负载集群。当估计负载变得更高,集群头增加了路由度量的路线通过特定的集群。基于路由度量,交通分流,避免重载区域和实现全球负载均衡。这个方案需要一个不间断的改编成本交通负荷的联系,这可能会导致不稳定和链路/节点失败[15]。
Al-Kharasani等[16]提出了一种负载均衡路由算法提供multi-radio网状网络的负载平衡使用路由度量捕捉传播率的差异,丢包率、交通负荷和内部/国米流干扰。在这个方案中,路由器有能力包转移到目的地。这意味着路由器发送的第一个包通过第一个目的地路径,第二包同样的目的地通过第二路径等等。此外,负载平衡保证平等的负载在所有链接。然而,有可能到达目的地的数据包的顺序,因为延迟微分可能存在于网络[17]。因此这种方案克服了这个问题通过确定至少使用接口通过路由表。这个过程可以确保平等利用网络中的所有链接。除此之外,它解决了容量问题,提高网络的容量和它有助于交通负载分配给资源利用率。
Capdehourat。G等[18]被认为是一个特定的场景:WMN的计划,所有双向点对点的链接不相互干扰。这意味着所有回程链接使用不同的渠道或链接在同一通道在不同的冲突域。这个假设也意味着它已经定义了网络拓扑也宣布如何使用它们。它使用阻塞函数之和平均队列长度的所有链接。他们提出了一个算法在WMN动态多路径转发。算法使负载均衡和网络操作的最小平均拥堵。该框架还允许在WMN解决网关选择问题。这是通过学习每个链接的平均队列长度函数的测量和应用优化方法以达到最低平均队列长度的网络。适当的进化和包层模拟结果验证了该方法的收敛在一个简单的拓扑。

b .能源意识到路由方法
阿伦等[19]提出了一个分布式拓扑控制算法通过考虑拓扑控制问题的混合WMN异构无线设备的不同最大的传播范围。分布式拓扑控制算法计算出的最优传动功率保持网络连接,减少传动功率只覆盖最近的邻居和延长网络生命周期。该算法需要决定基于本地收集的信息和对大量WMNs其良好的可扩展性。执行由三个阶段组成。在第一阶段,它建立了访问社区拓扑,在第二阶段,所以它构造局部拓扑视图在第三阶段,它决定了传输功率。这三个阶段性的拓扑控制算法是每个节点分配地执行。一个节点只使用本地可用的信息来确定节点应该是其逻辑邻居在任何给定的时间。该算法的目标是开发一个所以分布式拓扑控制,确保每个节点的能量消耗的减少在传输和没有失去连接。
Panagiotis Kokkinos等[20]提出了一种新型节能multi-cost无线网状网络的路由算法和评估他们的表现。在multi-cost路由、成本参数,比如跳数的向量,一个节点的剩余能量和传输功率我在链接(i, j)是分配给每个网络链接,从候选路径的成本向量计算使用适当的操作符。这些参数组合在不同的优化函数,以选择最优路径。提出了节能意识multi-cost路由算法的性能评估下两种模型如网络评价模型和动态一对一的通信模型。在网络评价模型,网络开始必须传输的数据包数量和每个节点的能量传输的数据包的目标是最小的步骤或传输尽可能多的数据包在能量耗尽之前。在动态一对一的通信模型,新的数据包不断生成和节点能够定期充电能量在一个无限的时间范围内实现最大稳态吞吐量,封包延迟和能源消耗。性能结果表明,节能意识multi-cost路由算法提高网络的生命周期,并提供了比其他方法更好的网络性能。
Awad等[21]提出了跨层算法来减少端到端传输能量包延迟期限约束。最优传输能量,利率和最优路径计算端到端传输总能量最小化延迟约束的无线网状网络。跨层优化框架的假设,提出了约束的成功收到数据包必须有他们的端到端延迟小于相应的推迟最后期限。不同优化控制参数如网络协议层和物理层的算法。它被认为是一个穷举搜索算法optimized-mesh网络参数的确定。这些参数被用作网络中的路径选择参数层,物理层的调制和传输能量。除了最优解决方案,未达最佳标准的提出的解决方案也将网络划分为小的子网。每条路径的子网,跨层参数和最优路线计算通过子网中的所有路径搜索。
普拉卡什,t·n·S。,et al[22] proposed a Energy Draining Rate Based (ERDB) routing model by modifying the existing AODV protocol. This proposed ERDB-AODV protocol chooses the next relay traffic by considering the remaining battery capacity and the energy draining rate of the node. In this proposed model, remaining energy and energy draining rate is included as an additional metric for the selection of a path including the hop count metric. The primary factor for path selection is hop count and secondary factor is remaining energy of node and its energy draining rate. The nodes with high energy draining rate and low energy capacity should be avoided for relaying traffic to increase network life time. These two aspects may take long path to reach destination but it will assure successful data transfer without node failure.
卡彭a . et al[23]结合WMN的灵活性和减少需要优化能源消费给优化网络管理框架,认为网络能源需求之间的权衡和每日变化的需求。最低能量是由关掉不必要的网络资源,即基站和连接它们的链接。它还提供了一个基于数学规划优化框架认为交通要求一组时间间隔和管理网络的能源消耗的目的,使其相对于负载。他们创造了一个实例发电机评估模型,并把它们与其它建模的变化进行了比较。这提出了工作时显示出了极大的节省能源保障无线网络的运行平稳。这更多的存款可以通过放松全身覆盖约束通过仔细重新指定只有活跃交通指向最适当的活跃的基站。
安东尼奥等[24]提出了一种新颖的基于路由算法802.11的无线网状网络称为能源和Throughput-aware路由(ETR)。这个算法的设计目标(ETR)提供流量吞吐量担保和网状网络的整体能耗最小化。提出的路由算法目标网络属于经营者,取决于一个集中的实体实现资源分配和控制机制的承认。它建立在一个开放的能力地区的IEEE 802.11 DCF模型,它提供了一个精确的模型的低计算的可行的资源配置方式的灵活性,从而支持及时优化算法的执行。这个算法的主要任务是,用小说的方式来表示能力的组台共享无线介质,设计一种新型无线网状网络的路由算法,承认尽可能多的用户的网络吞吐量担保和扩展了算法来最小化能量消耗的网络。表1显示了摘要WMN的负载和基于能量的路由。

结论和未来的工作
上面讨论的研究贡献建议各种路由度量标准,算法和协议的路由WMN的施工过程。他们进行了路由过程主要基于能量平衡负载或队列长度,能源消耗,减少底端延迟和增加吞吐量等。其中,提出了他们中的一些人只是为了平衡负载的网络而提出了一些其他网络的能耗。从文献调查,可以看出,研究贡献了要么关注节点的路由过程中能量或队列长度。虽然基于负载或基于能量的路由方法上面讨论分别在WMN表现良好,可以实现更好的性能,结合能源和队列长度因素在WMN路线建设。因此,本论文主要路线施工过程在WMN基于能源和队列长度因素改善网络性能,避免困难,如节点故障以及网络拥堵和延误。

表乍一看
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表1

数据乍一看
图1
图1

引用