基于能量均衡的Ad hoc网络拓扑控制研究

来源 :华中师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:woaiwojiaren5210
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随着绿色计算的提出,越来越多的研究者开始关注绿色网络通信,努力营造绿色节能的网络环境,Ad hoc网络作为一个专用网络,其节能需求也越来越得到广泛重视与发展。由于Ad hoc网络的能量是有限的,因此研究能量的有效性是Ad hoc网络一个非常重要的工作。拓扑控制是指在满足网络连通性和覆盖性的前提下,通过功率控制选择路由节点,删除节点之间冗余通信链路,优化网络结构的一种控制技术。在Ad hoc网络中,拓扑控制技术对Ad hoc网络性能有很大的影响,“好”的拓扑结构能够节省网络节点的能量,延长节点的生命周期,从而延长整个网络的生存时间。在拓扑控制研究领域中,基于能量有效性的技术实现策略主要集中在如何有效地降低节点数据传输过程中的功率耗能,提出的大多数拓扑控制算法主要关注功率控制高度方案,忽略了节点剩余能量对网络生命周期的影响。节点剩余能量反应了该节点能量的供应水平。在Ad hoc网络中,节点由于承担的数据转发业务量不同导致消耗能量的速度也不同,为了尽可能避免死亡节点的提前产生,需要均衡每个节点的能量消耗速度。针对这一问题,本文提出了一种基于能量均衡的Ad hoc网络拓扑控制算法EBBTC(energy-balanced-based toplogy control algorithm)。该算法以均衡耗能速度为目标,将节点的能量供应水平融入到能量有效性的度量策略中,在构建拓扑结构时综合考虑节点间的通信能耗和节点的剩余能量;此外,在EBBTC算法中设置了一个平衡因子λ,用来反映传输功率和剩余能量承担节点链接任务的权重比值,均衡度量的结果由功率控制和剩余能量的平衡因子决定的,它能够适宜地评估处于不同任务量的网络节点通过加权函数使其能量消耗水平得到平衡,达到所有节点的生命周期趋于一致的目的。模拟实验将最大功率算法Maxpower和LMST算法与EBBTC算法进行比较,仿真结果表明,EBBTC算法在延长网络生命周期和提高吞吐量性能方面有一定的优势:同时,对EBBTC算法的平衡因子λ进行了初步的取值估测,证明当λ=0.5时,网络中不同节点的能量消耗水平相差不大,均衡了网络所有节点的耗能速度,对延长了网络生命周期有积极地效果。
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