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基于节能要求兼低延时效应的AODV路由协议的改进

基于节能要求兼低延时效应的AODV路由协议的改进

点击数:7950 次   录入时间:03-04 11:42:55   整理:http://www.55dianzi.com   网络技术

    这里为网络设计了2种初始能量,分别为5 J和20 J。前者是不够让网络运行5 000 s的,而后者则是足够的。在5 J的情形下测试网络的寿命和网络平均数据传输延时,网络的寿命即是第一个结点死掉的时间;在20 J的情况下,测试网络的平均吞吐量、发送成功率、剩余能量的方差、平均每个数据包消耗的能量和平均延时。



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    3 仿真结果

    图2给出了在能量不足的情况(初始能量是5 J)下,改进的AODV和原AODV的网络寿命随暂停时间的变化比较。从图中很明显看出,改进的AODV相对原AODV在网络寿命的延长方面随着暂停时间的变长而变大。暂停时间为5 000 s时为静止网络。这个时候改进的AODV的表现是最好的。而当网络的静止时间为250 s的时候,网络寿命的延长效果最差。这是因为在静止网络中,由于拓扑结构的静止不变,个别结点就承担了过重的数据转发任务,从而结点间的能量消耗就更不均匀,从而导致个别结点任务过重而过快衰竭。图3给出了在暂停时间为2 000 s时,网络工作在不同阶段的数据传输的平均延时。取γ=0.4,即CurrentEnergy/InitialEnergy=0.4,从图中可以看到在40%之前改进后的AODV算法比原AODV的延时时间缩短了20%~34%,而之后,延时缩短时间也有10%左右,这是符合设计初衷的。

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    在实际应用场景中,即雷场中,暂停时间为2 000 s比较具有代表性,即结点的平均移动速度大约为0.5 m/s。表1给出了在暂停时间为2000s的运动网络中,改进的AODV和原AODV在性能上比较。可以清楚看到在此条件下,平均吞吐量基本没有变化,平均延时降低了29.9%,剩余能量方差降低了11.3%,发送成功率提高了0.7%,其中每个数据包消耗的能量提高了。每个数据包消耗能量的增加主要是因为在结点能量充足的阶段,采用了总体路由能量最小的路由选择算法,没有采取任何广播控制和能量节省算法所致,这是改进的AODV机制中需要付出的代价,但是在能量充足的情况下,这一点消耗能量的增加并不会影响网络整体的工作寿命,而且达到了降低数据传输时延的目的,这正是希望看到的。



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    在这个改进的AODV传输协议中,其关键作用就是阈值γ,阈值取的太大则网络工作寿命会减少,阈值取的过小则数据传输延时会过大,所以这里对各种阈值都进行了仿真比较,结果如图4所示。由图4可以看到,延时随着阈值的增大而减小,在0.4处出现缓和并趋向平稳;网络工作寿命随着阈值的增大而变小,在0.4处出现了一次大幅度的下滑,据此分析可得,阈值γ=0.4是个关键点,也是符合要求的值。

    4 总结

    本文在叙述AODV路由协议原理的基础上,指出其在智能雷场环境中对于传输延时和节能要求的不足,并在回顾了国内外节能路由协议研究现状之后,提出了本文的算法,主要包括:动态发射功率调整,能量和延时相关的代价评价函数,RREQ广播控制,被动路由更新和CMMBCR的引入。这些算法的提出是基于该项目中具有GPS模块,并且是一个低速运动的无线网络。随后,利用NS-2网络仿真工具对算法进行了仿真测试。从结果可以看到,算法不仅提高了网络寿命,而且减小了数据的平均传输延时,并且吞吐量等其他方面没有很显着的下降。最后讨论了不同传输协议算法之间转换阈值γ的取值问题。



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