一种基于能量感知的AODV动态延迟选路方法技术

本发明专利技术公开了一种基于能量感知的AODV动态延迟选路方法，在AODV路径选取时，首先考虑路径跳数和节点剩余能量两个因子，定义一个能量评估函数，以对路径进行判决和选取最优路径；中间节点根据节点剩余能量动态调整转发RREQ分组的时延，从而增加剩余能量较高的节点的路由参与度；目的节点延迟记录RREQ分组，同时采用多径路由策略，依据能量评估函数选出最佳的主路由和两条备选路由。实验结果表明，该方法在一定程度上降低了网络节点死亡个数，节约了网络整体能耗，延长了网络生存时间，网络分组投递率和吞吐率相对传统AODV协议具有明显改善。此外，采用多径路由策略可以减少重启路由发现过程的次数，有效降低额外的路由开销。

【技术实现步骤摘要】
一种基于能量感知的AODV动态延迟选路方法
本专利技术属于无线通信网络领域,具体的讲是一种基于能量感知的AODV动态延迟选路方法。技术背景Ad-hoc无线网络中的节点大部分依靠电量有限的电池来维持运营，所以如何更充分的利用电池能量以尽可能的增大无线网络的生存在Ad-hoc网络的生存周期，是目前面临的关键问题。传统Ad-hoc路由协议中，包括经典的AODV路由协议，都是以最小跳数为原则进行选路，未对节点能量做出考虑，就单个网络节点而言，可能在选路过程中会被多次选中，导致一些节点频繁被使用，节点能量消耗较其他节点更快，导致包含该节点的路径失效，大大缩短了网络的整体寿命。可见，最小跳数的方案在能量优化方面存在较大的缺陷。本专利技术则重点考虑节点剩余能量和路径跳数这两个因子，在做最优路径选取时定义一个能量评估函数，中间节点转发分组时，会根据节点剩余能量进行一个延迟，增加剩余能量较高的节点的路由参与度，同时目的节点设置一个延迟记录时间t，记录延迟超时前所有请求分组缓存，并采用多径路由，根据能量评估函数选出最佳的三条路径，其中一条作为主路由，另外两条作为替代路由。根据相关研究表明，选取三条路由，可达到最佳性能。采用多径路由可以大大减少重启路由发现过程的次数，从而有效降低额外的路由开销，防止节点能量的过度浪费。实验结果表明，改进方法在一定程度上降低了了节点死亡个数，降低了网络的整体能耗，延长了网络生存时间，分组投底滤和网络吞吐率方面相对AODV协议也有了较大的改善。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在分析现有的Ad-hoc网络AODV路由协议在能量优化方面不足的基础上，提出一种基于能量感知的AODV动态延迟选路方法。为实现上述目的，本专利技术所采用的步骤是：第一步：在进行路径选取时，考虑节点的剩余能量和路径跳数两个因子，定义一个能量评估函数Fasmt，代替原ADOV路由协议按照跳数的选路标准，作为路由选择的标准；路径跳数越小，节点剩余能量也多，则能量评估函数越小，越优先考虑此路径。第二步：设置节点工作能量阈值Eth为节点初始能量的20％，作为路由请求转发的限制条件；同时新增RREQ分组节点剩余能量字段，用以保存路径上的节点剩余能量。节点收到RREQ分组后进行判断，若不是目的节点，需要转发，此时将节点剩余能量Ermn和阈值Eth比较，若Ermn>Eth,则立即转发；若Ermn<Eth,则丢弃。第三步：中间节点收到RREQ分组之后，在节点转发该分组之前，根据路径上各节点的信息更新路径上的剩余能量，给转发分组设置一个时延Tdly，节点能量剩余越多，时延越短，即剩余能量多的节点有限参与到路径选择中，减少了剩余能量少的节点的路由参与率；第四步：目的节点不再立即对接收的第一个来自源节点的RREQ分组做出响应，设置一个延迟记录时间t，收集延迟超时前到达的所有RREQ请求分组缓存，目的节点收集并迅速将路径上的评价信息并通过RREP分组反馈给源节点，源节点收到RREP分组后，选择满足能量评估函数的三条路由，其中一条作为主要路由，两条作为替代路由。根据相关研究表明，选取三条路由，可达到最佳性能。采用多径路由可以大大减少重启路由发现过程的次数，从而有效降低额外的路由开销，防止节点能量的过度浪费。第一步中，能量评估函数：能量评估函数Fasmt定义为路由选择的标准，代替原ADOV路由协议按照跳数的选路标准，式中：N为所选路径的跳数；为节点i的剩余能量，可以由剩余的电池量得到；λ1、λ2为各项权值，是可调参数，决定路径中各因子所占比例。第三步中时延的定义为：Tdly定义为根据当前节点能量对转发分组设定的时延，本方法中采用凹函数定义RREQ分组时延，其中Einit为节点初始能量值，Ermn为节点当前能量值，D为最大延迟值。也就意味着节点的剩余能量越高，其延迟就越短，反之延迟就越大。研究显示凹函数对延迟处理具有非常灵敏的变化。本专利技术在做最优路径选取时定义一个能量评估函数，中间节点转发分组时，会根据节点剩余能量进行一个延迟，增加剩余能量较高的节点的路由参与度，同时目的节点延迟记录所有请求分组缓存，同时采用多径路由，根据能量评估函数选出三条最佳路径。实验结果表明，改进方法在一定程度上降低了了节点死亡个数，降低了网络的整体能耗，延长了网络生存时间，分组投底滤和网络吞吐率方面相对AODV协议也有了较大的改善。附图说明图1为本专利技术路由建立的过程。图2为不同仿真时间下存活节点数对比。图3为不同仿真时间下的总能量消耗图。图4为不同移动速率下的网络生存时间。图5为不同移动速率下的分组投递率。具体实施方式本专利技术的具体实施即路由的建立的过程，结合附图具体说明：第一步：在进行路径选取时，考虑节点的剩余能量和路径跳数两个因子，定义一个能量评估函数Fasmt，代替原ADOV路由协议按照跳数的选路标准，作为路由选择的标准；路径跳数越小，节点剩余能量也多，则能量评估函数越小，越优先考虑此路径。第二步：设置节点工作能量阈值Eth为节点初始能量的20％，作为路由请求转发的限制条件；同时新增RREQ分组节点剩余能量字段，用以保存路径上的节点剩余能量。在RREQ分组中新增了当前所经过节点的剩余能量值信息，每个节点每次转发RREQ分组时，都会将以上信息添加到RREQ分组中。改进后的RREQ分组格式如表1：表1改进后的RREQ分组格式节点收到RREQ分组后进行判断，若不是目的节点，需要转发，此时将节点剩余能量Ermn和阈值Eth比较，若Ermn>Eth,则立即转发；若Ermn<Eth,则丢弃。第三步：中间节点收到RREQ分组之后，在节点转发该分组之前，根据路径上各节点的信息更新路径上的剩余能量，给转发分组设置一个时延Tdly，节点能量剩余越多，时延越短，即剩余能量多的节点有限参与到路径选择中，减少了剩余能量少的节点的路由参与率；第四步：目的节点不再立即对接收的第一个来自源节点的RREQ分组做出响应，而是开始延迟记录，设置一个延迟记录时间t，收集延迟超时前到达的所有RREQ请求分组缓存，目的节点收集并迅速将路径上的评价信息并通过RREP分组反馈给源节点，源节点收到RREP分组后，选择满足能量评估函数的三条路由，其中一条作为主要路由，两条作为替代路由。根据相关研究表明，选取三条路由，可达到最佳性能。采用多径路由可以大大减少重启路由发现过程的次数，从而有效降低额外的路由开销，防止节点能量的过度浪费。第一步中，能量评估函数：能量评估函数Fasmt定义为路由选择的标准，代替原ADOV路由协议按照跳数的选路标准，式中：N为所选路径的跳数；为节点i的剩余能量，可以由剩余的电池量得到；λ1、λ2为各项权值，是可调参数，决定路径中各因子所占比例。此处设置为λ1＝λ2＝0.5，经过对不同取值组合的多次仿真验证，λ1＝λ2＝0.5时，在网络生存时间、存活节点数、总能量消耗等方面，可取得最优效果。第三步中时延的定义为：Tdly定义为根据当前节点能量对转发分组设定的时延，本方法中采用凹函数定义RREQ分组时延，其中Einit为节点初始能量值，Ermn为节点当前能量值，D为最大延迟值。也就意味着节点的剩余能量越高，其延迟就越短，反之延迟就越大。研究显示凹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于能量感知的AODV动态延迟选路方法，其特征在于：第一步：在进行路径选取时，考虑节点的剩余能量和路径跳数两个因子，定义一个能量评估函数Fasmt，代替原ADOV路由协议按照跳数的选路标准，作为路由选择的标准；路径跳数越小，节点剩余能量也多，则能量评估函数越小，越优先考虑此路径；第二步：设置节点工作能量阈值Eth为节点初始能量的20％，作为路由请求转发的限制条件；同时新增RREQ分组节点剩余能量字段，用以保存路径上的节点剩余能量；节点收到RREQ分组后进行判断，若不是目的节点，需要转发，此时将节点剩余能量Ermn和阈值Eth比较，若Ermn>Eth,则立即转发；若Ermn<Eth,则丢弃；第三步：中间节点收到RREQ分组之后，在节点转发该分组之前，根据路径上各节点的信息更新路径上的剩余能量，给转发分组设置一个时延Tdly，节点能量剩余越多，时延越短，即剩余能量多的节点有限参与到路径选择中，减少了剩余能量少的节点的路由参与率；第四步：目的节点不再立即对接收的第一个来自源节点的RREQ分组做出响应，而是开始延迟记录，设置一个延迟记录时间t，收集延迟超时前到达的所有RREQ请求分组缓存，目的节点收集并迅速将路径上的评价信息并通过RREP分组反馈给源节点，源节点收到RREP分组后，选择满足能量评估函数的三条路由，其中一条作为主要路由，两条作为替代路由；根据相关研究表明，选取三条路由，可达到最佳性能；采用多径路由可以大大减少重启路由发现过程的次数，从而有效降低额外的路由开销，防止节点能量的过度浪费。...

【技术特征摘要】
1.一种基于能量感知的AODV动态延迟选路方法，其特征在于：第一步：在进行路径选取时，考虑节点的剩余能量和路径跳数两个因子，定义一个能量评估函数Fasmt，代替原ADOV路由协议按照跳数的选路标准，作为路由选择的标准；路径跳数越小，节点剩余能量也多，则能量评估函数越小，越优先考虑此路径；第二步：设置节点工作能量阈值Eth为节点初始能量的20％，作为路由请求转发的限制条件；同时新增RREQ分组节点剩余能量字段，用以保存路径上的节点剩余能量；节点收到RREQ分组后进行判断，若不是目的节点，需要转发，此时将节点剩余能量Ermn和阈值Eth比较，若Ermn&gt;Eth,则立即转发；若Ermn&lt;Eth,则丢弃；第三步：中间节点收到RREQ分组之后，在节点转发该分组之前，根据路径上各节点的信息更新路径上的剩余能量，给转发分组设置一个时延Tdly，节点能量剩余越多，时延越短，即剩余能量多的节点有限参与到路径选择中，减少了剩余能量少的节点的路由参与率；第四步：目的节点不再立即对接收的第一个来自源节点的RREQ分组做出响应，而是开始延迟记录，设置一个延迟记录时间t，收集延迟超时前到达的所有RREQ请求分组缓存，目的节点收集并迅速将路径上的评价信息并通过RREP分组反馈给源节点，源节点收到RREP分组后，选择满足能量评估函数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张登银，张天帅，丁飞，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32