MANET中基于拓扑控制的节能策略

摘要

MANET一类不要任何基站或固定基础设施即能提供无约束移动的动态可重构多跳无线网络.开发良好的路由协议是建立MANET的首要问题,评价这些路由的传统指标通常有:丢包率、路由消息负载、路由长度、吞吐量等,但由于MANET的绝大多数节点是由电池供电的,并非无限能量,因此能量消耗理应成为一个十分重要的评价尺度.传统的节能路由协议设计时,仅考虑节点发送(transit)和接收(receive)时才耗能,但在现实中,节点处于监听(listen)和空闲(idle)状态时,射频部分特别是接收和解码电路是没有关闭的,其消耗的能量也是巨大的.其各种状太的能耗比值为:(空闲:接收:发送)=1:1.05:1.4.仅仅从改进路由协议,减少收发数据包的角度考虑节耗问题,是不切实际的.因此必须利用各层信息,在不影响整个网络连通性地情况下,动态地选取某些冗余节点关闭射电路,进入睡眠状态.通过这些节点的不断更替,使得每个节点的能耗趋于平衡,最大限度延长网络生存时间.正是基于这样的思想,我们提出一种基于簇的节能拓扑控制算法.首先确定若干簇头(clustering head),以簇头为圆心,传输半径为半径建立若干个簇,使得每个节点都包含于某个簇内,可以在一跳到达某个簇头.而每个簇之间通过某个公共节点或是两个节点相连.这些连接相邻簇的节点称为网关(gateway)节点.选出的簇头和部分网关节点成为骨干节点进入工作状态,而其余的节点则是冗余节点进入睡眠状态.冗余节点的射频被关闭,它的通信工作由其他骨干节点完成.当某个睡眠状态的节点作为通信的目的节点时,它所属的簇头节点通过自己的缓冲区将通信数据暂时保留起来,等候节点进入工作状点时,再将数据传入该睡眠节点.通过网络性能仿真,在节点快速移动情况下,网络生存时间比不加CEC拓扑控制策略是增加了一倍,当节点不移动时,网络生存时间更多.可见CEC拓扑控制策略对节约能耗的贡献十分巨大.