关键字 |
| 移动自组织网络，位置辅助路由，EELAR，路由，能源效率。 |
介绍 |
| Ad-hoc网络是由无线介质连接的移动节点组成的基础设施较少的网络。每个节点传输和接收数据，但它不在网络之间路由任何东西。在这个网络中，每个移动节点不仅可以作为主机，还可以作为路由器，将数据包转发给网络中其他移动节点，而这些移动节点可能不在网络中其他节点的直接无线传输范围内。因此非基础设施无线网络没有固定路由器;所有节点都能够移动，并且可以使用动态网络拓扑进行连接。如果移动节点位于同一通信范围内，则可以直接通信，否则节点将依赖于一些中间节点。目前ad-hoc网络的研究面临的挑战是节约能源，有限的传输范围，无线网络的广播性质，由于传输错误造成的数据包丢失，有限的电源。 |
| 第二节给出了MANET路由协议的分类。第三节综述了自组织路由协议的一些研究工作。第四节描述了现有的位置辅助路由(LAR)算法及其细节。第五节介绍仿真环境。第五节结论。 |
Manet路由协议 |
| MANET路由协议可以分为两大类:周期协议和按需协议。在周期性(主动)路由协议中，节点周期性地与其他节点交换路由信息，试图使每个节点始终知道到所有目的地的当前路由。在按需(响应式)协议中，节点仅在需要时交换路由信息，节点只有在有数据包要发送到某个目的地时才试图发现到达该目的地的路由。此外，一些ad-hoc网络路由协议是主动和响应式机制的混合。 |
A.随需应变路由协议(响应式) |
| 必须启动路由发现程序才能找到路由。源端创建RREQ (route request)报文开始路由发现。RREQ包含目的IP地址、源IP地址和目的的序列号。它还包含一个初始化为零的跳数和一个RREQ ID。RREQ ID是一个节点，计数器为每个进程的每个节点递增。用于检测重复的RREQ ID。 |
B.表驱动路由协议(主动) |
| 目的有序距离向量路由协议(DSDV)也被称为表驱动算法。网络中的每个节点都维护一条或多条到达目的地的路径。对Bellman- Ford算法的改进包括在路由表中免于循环。网络中的每个节点都维护一个路由表，其中包含关于目的地的所有可能信息。每次传输后更新路由表信息。路由表信息定期更新。路由表将包含源IP地址、目的IP地址等信息。 |
相关工作 |
| 移动自组织网络的主要考虑因素是最大限度地延长网络的运行寿命。以前关于无线自组织网络路由的工作主要是在移动过程中寻找和维护到达目的地的正确路由。 |
| 本文采用了可靠最小能量路由(RMER)和可靠最小能量成本路由(RMECR)两种新算法。[1] RMECR算法用于寻找节能可靠的路由，以提高网络的运行寿命。它考虑了各节点的能量消耗和可靠能量，同时也考虑了链路的质量，以找到可靠的路由和能源效率，以提高网络的寿命。针对采用逐跳重传或端到端重传的网络，提出了RMER和RMECR算法。RMECR算法产生的结果与RMER算法相似。RMER算法没有考虑网络[1]的剩余能量。RMECR能耗、可靠链路和网络运行寿命。与传统的功率感知算法相比，MRPC不仅通过其剩余能量来识别每个节点的容量，还通过在转发数据包的可靠链路上花费的预期能量来识别。MRPC使用max-min公式(剩余数据包传输容量最小的路径)为关键节点选择路径容量最大的路径。同时提出了CMRPC，这是MRPC的一种条件变体，仅当节点的包转发能力低于阈值时才从最小能量路由切换到MRPC。 In [3] Energy efficient routing and power control techniques in wireless ad hoc networks have drawn considerable research interests recently. In this address the problem of energy efficient reliable routing for wireless ad hoc networks in the presence of unreliable communication links or devices or loss wireless link layers by integrating the power control techniques into the energy efficient routing. To consider both the case when the link layer implements a perfect reliability and the case when the reliability is implemented through the transport layer, e.g., TCP. Subsequently study how to perform power control (thus, controlling the reliability of each communication link. When the communication links are unreliable it uses the more energy for unicast routing such as the power used by the multicast is optimum. Energy aware routing protocol is an efficient way to extend the operational life time of the network. Fig. 1 explains the energy consumption in multihop network. |
| [4]提出了RMECR算法，为数据包的传输寻找可靠链路。RMECR算法考虑了数据包重传所消耗的能量，有效地降低了每个节点的能量消耗，使各节点之间的流量达到均衡。无线自组织网络有两个重要的要求:一个是节能，另一个是可靠的路由。在自组织网络中，节点的电池电量有限，容易出现传输错误。网络的运行寿命也是重要的要求。所有这些要求都可以在节能可靠的路由的帮助下实现。无线网络中的在线能量感知路由问题是在不了解未来消息流的情况下寻找能最大化网络生命周期的能量有效路由。沿着路径消耗的总能量最小化，并且为消息选择这条路径以最大化网络的运行生命周期。同时也避免了耗尽的节点。其中，两阶段能量感知路由策略通过将路由问题转换为多度量最宽路径问题来平衡这两个冲突的目标。 And also demonstrate a simple but insightful relationship between the total energy required along a path and the minimum remaining energy of a node along the path. |
方法 |
A. rmer和rmecr算法 |
| 当报文在较不可靠的链路上传输时，可以最大限度地延长节点的生存时间，从而导致丢包或重传。为了避免这个问题，数据包通过节能可靠的链路发送。一条路线的能源成本与它的可靠性有关。由于链路可靠性降低，报文重传量增加。由于重传，每个包将消耗更大的能量。针对HBH和E2E系统采用了两种能量感知可靠的路由算法。它们被称为可靠的最小能量成本路由(RMECR)和可靠的最小能量路由(RMER)。在RMER中，端到端报文遍历路径的能量成本是所有节点将报文传输到目的节点[1]所消耗的能量。 |
a. HBH和端到端系统的能量感知可靠路由算法过程 |
| 一种新的路由算法，用于在网络的每两个节点之间查找MECP。 |
| 下面是路径能耗分析的步骤。它们是能源成本路径的四个步骤: |
| 1.分析数据和ACK报文的预期传输， |
| 2.分析链路的预期能耗 |
| 3.分析数据传输路径端到端可靠性， |
| 4.考虑链路的能量消耗和路径端到端可靠性，计算路径的能量消耗。 |
| 在端到端加密系统中，一条路径的能量消耗取决于报文和ACK的传输次数。制定数据包和ACK的可靠性，以确定节点的能源成本。对于RMECR，链路的电池成本为“转发数据包所消耗的链路两个节点的剩余电池能量的百分比”。 |
b.一个环节的总能耗 |
| 让一个紫外线(左d）为发射节点u消耗的总能量，和b紫外线(左d）为接收节点v交换一个长度的包所消耗的总能量(左d）[一些][1]。表达式是， |
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B. lar路由协议 |
| 新提出的manet能源感知路由协议，称为节能定位辅助路由(EELAR)。该解决方案依赖于分布式和基于阈值的认证合作地址分配模型。新提出的安全机制可以阻止所有可能的针对Ad hoc网络自动配置的攻击。位置辅助路由协议带来的安全改进的代价是延迟和通信开销的低增加，这是可以接受的。 |
| 当部署EELAR时，通信开销和延迟的增加是相当合理的。节能定位辅助路由协议是一种局限于小区域、完全分散的能量感知路由算法，但它假定源膨胀具有相邻源的位置信息和目的。EELAR相当于将从起始位置节点到其相邻节点的链接开销，以及到目的地的所有技术开销。在此基础上，源不能找到可能的最佳路径，而是选择下一跳，通过该跳，到终点的一般传输权限最小化。基于节点的可用性和安全性保证了Ad hoc网络自动配置服务，同时仍然有效地确保新到达的节点的网络和安全参数。该方法在系统模型上实现了基于位置的过程认证和系统安全认证。定位主要基于流程上所需逻辑功能的资源实现。包含完成会面的节点在好友列表中找到位置。未完成的节点将被转移到查询标记列表中，查询标记列表是一个列表，包含恶意节点的信息。该算法的优点是采用位置辅助路由协议，节省了所有节点的能量，便于节点之间的位置识别，网络性能高。 |
结果与讨论 |
| 为了实现项目概念，首先应该构建一个由“n”个节点组成的网络。该模块开发用于节点创建和在特定距离放置10个以上节点。无线节点放置在中间区域。相对于sink，每个节点都知道自己的位置。接入点必须接收传输的数据包，然后向发射机发送确认。移动节点部署在1300m×1300m区域。仿真参数如下: |
| 节点数量:31个 |
| 模拟时间:10 [ms] |
| 带宽:10 [kbps] |
| 传输距离:70 [m] |
| 数据包大小:512[字节] |
| 网络面积:1300×1300 [m2] |
| 数据速率:100 [Kbps] |
| ACK包大小:38字节 |
A.数据传输 |
| 图2根据节点能量等级选择源。选择能量较高的节点作为源节点，将数据包发送到目的节点。 |
| 图3最初源1的能量较高，通信后能量较低。这样网络就会搜索能量较高的节点并选择源2作为发送者 |
| 图4剩余能量是指数据传输后节点中剩余的能量，它们也会被视为数据传输所消耗的能量。图为剩余能量的使用情况。其次，源3具有更高的能量，因此它将传输数据包。 |
| 图5最终源4具有较高的能量，因此选择源4作为数据传输的发送方，图5显示了源4与目标之间的数据传输。如果数据包通过能量较低的节点传输，则意味着数据包将被丢弃或丢失。为了避免这一问题，将选择能量较高的节点作为源节点，将数据包传输到目的节点。 |
| 图6所示为吞吐量、能量、时延、报文传递等网络参数的对比。 |
结论 |
| 特定链路上的传输错误意味着需要仅在该链路上重传。对于通常总是使用链路层重传输的多跳无线网络环境来说，这是一个更好的模型。在这种情况下，链路层在特定链路上的重传基本上确保了在路径中其他链路上花费的传输能量与该链路的错误率无关。对于此分析，不要限制允许重传的最大数量。发送器继续重发包，直到接收节点确认无错误接收为止。 |
| 在有损耗链路的情况下，实现可靠一对一通信的最小能量路由问题。Banerjee和Misra在逐跳重传模型中解决了这个问题，其中每个链路都假设支持链路层逐跳重传并保证可靠的传输。然而，由于各种原因，链路层重传实际上不能保证可靠的传输。算法设计用于计算两种模型的最小能量路径。 |
数字一览 |
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参考文献 |
- JavadVazifehdan, R. Venkatesha Prasad, ignasniemegeerenergy - efficient - Reliable Routing in Wireless Ad Hoc network考虑剩余能量，IEEE Transactions On Mobile Computing, Vol. 13, No. 2, 2014年2月
- Misra。A和班纳吉。S(2002)“MRPC:在无线环境中为可靠路由最大化网络寿命”，IEEE无线通信协议。网络会议(WCNC ' 02)。7卷。6，pp. 800-806.
- Li.X。-王玉晨，许初，徐武，戚。Y(2009)，“具有不可靠链路的静态无线Ad Hoc网络的可靠和节能路由，”IEEE Trans。并行和分布式系统。Vol. 20, No. 10, pp. 1408-1421，十月，无线网络中的路由2004。
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- 蒋灿明，石毅，侯托马斯。Y(2005)“珍惜每一焦耳:最大限度地提高吞吐量与全网络的能源消耗”Proc.IEEEWirelesscomm。第3卷第5期，第850-857页。
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