一种Ad Hoc网络节能优化路由协议

2014-09-24雷宇飞

无线互联科技 2014年7期

雷宇飞

摘要：Ad Hoc网络没有固定的基础设施且可以进行快速组网，通过多节点转发来实现数据传输功能。但由于中心节点的路径重复使用率高，容易造成能量消耗过快，为了解决这一问题，本文将以Ad Hoc网络作为切入点，对其网络层的节能机制及相关的QEC-AODV协议进行探讨。

关键词：Ad Hoc网络；能量；QoS路由协议Ad Hoc网络灵活方便，有较强的移动性与便携性，但也正因为这些特征使得其在供电问题上产生了障碍，供电问题也成为了近年来Ad Hoc网络发展的首要解决任务。网络电池技术至今还没有得到突破性的发展，有学者预计在未来十年内电池容量的发展也并不乐观，而在此情况下，Ad Hoc网络想要得到长期的运用于发展，就要进行节能优化。

1Ad Hoc网络

Ad Hoc网络又被称为无基础设施网和多跳网。其是一种自组织形式、无中心的无线网络。作为无线通信网络，Ad Hoc网络具有不同于其他通信设备的特殊性，其在网络中没有固定的基础设施，也无需设置中心节点，所有存在节点都是平等的，该网络中的每个节点不仅具有基本设施功能，同时还能够进行报文转发。网络中间节点是各节点信息转发中最重要的传输途径，而Ad Hoc网络的传输途径与其他网络通信也存在着一定的差别，特别是在通信算法与分布式协议之下，移动节点完全能够满足网络自主运行。

2Ad Hoc网络层的节能机制

Ad Hoc网络层的节能机制如图1，源节点S将数据传送到目的节点D处，按照常规路由协议计算方式来看，通常会优先选择最小跳数S-C-D路径进行传输，节点C位于网络中心节点位置，其必然会同时被多条路径选用，这样一来，C节点使用量过多，能量的消耗也会加快，当节点C能量消耗完毕时就容易出现网络分割现象，从而迫使节点G、E、F从原网络中脱离出去。因此，为了提高网络使用寿命，就需要合理规划网络节点之间的能量消耗，使节点内能耗达到平衡。故图1中的理想路径应为S-A-B-D和S-C-D。

3AODV路由协议及其优化

3.1 AODV路由协议

AODV路由协议指的是以DSDV为主的一款按需路由协议，AODV路由协议主要包括路由发现、路由确认和路由维护三个阶段。路由的发现和维护阶段指的是路由源节点将信息传输到目的节点，无传输途径时则发起路由请求，主要有以下四个步骤，（1）源节点广播RREQ到整个网络中；（2）中间节点接收到RREQ信息后建立起符合源节点需求的路径；（3）目的节点在接收到RREQ后进行处理并建立反向路径，将确认报文发回源节点；（4）RREQ传送到中间节点时建立起正向路径，并按方向传送回源节点，使源节点能够对第一个RREQ进行处理，实现与目的节点的传输路径。

3.2 QEC-AODV协议

⑴QEC-AODV协议。基于AODV算法之上，QEC-AODV协议为能量考虑进行了改进，其设置能够为网络提供给基本的QoS 保障，并且在保证宽带资源充裕的前提下，QEC-AODV协议能够很好的实现宽带中网络节点的能量分配。网络节点可分为三类，这三类节点在进行RREQ信息接收后会进行不同的延迟转发机制，以此为用户建立最为适宜的传输途径。这些传输途径在节点宽带资源、电池剩余以及总能量消耗上有着明显优势，其他相关路径传输只有在符合以上协议的基础上才能作为备份路径存在。因此，QEC-AODV协议在网络中的运用能够有效减少网络能源消耗实现节点低耗能，同时提高了宽带的利用率。

⑵QEC-AODV运行机制优化。QEC-AODV运行机制在网络中主要分为路由发现阶段和路由维护阶段两方面。

1）路由发现阶段。当在网络运行过程中存在路由需求，而目的节点与源节点之间没有传输路径时，源节点自动进行路由发现过程，即广播RREQ，RREQ格式如表1所示。

2）路由维护阶段。在源节点广播RREQ并成功传送到目的节点时，网络传输会自动进入路由维护阶段，维护格式如下表：

QEC-AODV路由协议基于AODV路由维护之上，还运用了节点切换中的路由维护模式。QEC-AODV协议中的每个节点都可以向自身邻节点发送消息报文，且可以预测出传输路径状态，在路径失效之前找到替换节点并利用替换节点进行数据传输，如果没有找到替换节点则以AODV方式来完成路由维护工作，并选择路径发送RERR错误报文。

4结语

总之，只有基于Ad Hoc网络基础上进行节能优化，并通过QEC-AODV协议来进行节点剩余能量分析，才能够达到减少能源消耗，提高宽带传输资源效率的目的。

[参考文献]

[1]刘大伟,金伟,王晓洁.一种节能的Ad hoc网络路由协议[J].计算机工程与应用,2011,47(26):93-94.