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由于机会网络在传输过程中不需要源节点到目的节点存在完整的链路,它更适用于移动自组织网络的实际运行情况,因而机会网络路由算法成为了研究人员关注的焦点。但是机会网络中节点的移动和数据传输靠电池供电,节点大都部署在复杂的环境中,给更换电池或充电造成困难。机会网络中现有基于复制(replication-based)的路由算法较少考虑节能问题,易导致节点能耗偏快,节点过早死亡,降低网络寿命,能量受限问题成为传输过程中的瓶颈之一。
本文,首先总体介绍机会网络的特点、应用环境和体系结构,然后具体对无线自组织网络中的节能机制做了分类总结,结合Epidemic路由算法提出了下述两种改进算法。
提出的算法一是“基于跨层功率控制的机会网络节能路由算法”,该算法主要针对机会网络中节点采用恒定不变的发射功率发送数据的方式进行改进,这种以恒定最大发射功率的发送方式会造成能量浪费,导致节点过早死亡。为此,本文在第三章结合基于复制的Epidemic路由算法的“接收-携带-转发”机制,提出了基于跨层设计的功率控制节能路由算法-ERCPC算法,该算法采用跨层设计、RSSI测距和功率控制,在保证数据传输性能的前提下自适应地降低节点发射功率,节约节点能量;同时,改变数据分组的单播传输为有条件广播传输,以促进数据分组的扩散并且减少ACK帧数量,降低开销。理论分析和仿真结果表明,与经典的Epidemic路由算法及其改进算法n-Epidemic相比,ERCPC的比特能耗至少下降37%,数据分组发送次数则减少了24%以上。
提出的算法二是“基于异步休眠调度的机会网络节能路由算法”。由于机会网络具有节点稀疏、链路经常断裂的特点,使某些节点处于跟任意节点都不连通的孤立状态,这类节点在空闲侦听时浪费了大量能量。针对上述问题本文在第四章也同样结合了应用最为广泛的Epidemic路由算法,提出了一种基于异步休眠调度的机会网络节能算法—ERASA,该算法令孤立节点进入到低功耗的休眠状态,从而达到节约能量,延长网络寿命的目的,并通过合理估算,当有节点进入到休眠节点的通信范围后将其及时唤醒。该算法采用异步机制,能够避免同步休眠机制中的某些开销。改变SV分组的单播发送为广播发送,并同时加入避免请求重复数据分组的机制,在促进数据分组扩散,降低时延的同时,进一步节省开销。仿真验证表明,ERASA算法在节约能耗、延长网络寿命和平均时延等方面的性能得到整体提升。
本文最后提出了机会网络节能算法进一步研究的方向,并总结全文。