MANET网络中一种节约能量的负载平衡路由新增

【文章导读】网络中一种节约能量的负载平衡路由余雄伟黄传河周浩张媛媛罗瑛武汉大学计算机学院，武汉：摘要节约能量的负裁平衡路由协议是针对无线网络提出的一种路由协议。

【正文】MANET网络中一种节约能量的负载平衡路由余雄伟黄传河周浩张媛媛罗瑛(武汉大学计算机学院，武汉430079)E-mail：yuxw1979163corn摘要节约能量的负裁平衡路由(PELBR)协议是针对无线Adhoc网络提出的一种路由协议。PELBR定义了一种称为节点活动度的标准，节点活动度定义了节点的通信负载。在PELBR中，路由发现过程中目标节点从候选路径中寻找负裁最小。

1、即路径上活动度之和最小的路径；而节点在传送数据时适当调节能量以保证网络拓扑结构的连接性，同时节约电池能量从而延长节点的工作时间。关键词无线Adhoc网络能量调节负裁平衡活动路径文章编号10028331-(2005)27014103文献标识码A中图分类号m93APower-EfficientLoad-BalancedRoutingf0rWirelessAdHocNetworksYuXiongweiHuangChuanheZhouHaoZhangYuanyuanLuoYing(SchoolofComputerScience。

2、WuhanUniversity，Wuhan430079)Abstract：ThispaperproposesanovelreactivePower-EfficientLoad-BalancedRouting(PELBR)protocolforwirelessmobileAdhoePELBRdefinesametricforroutingknownasthedegreeofnodalactivitythatdefinesthecommunication-loadofanode。

3、InPELBRroutediscoverytakeschargeofsearchingroutesandthenselectingaroutethathastheleasttrafficloadandactivityofnodesWhentransmitting，anodeadjustsitstransmissionpowertokeeptheconnectivityofthenetworktopologyandsavebatterypowertoprolongthenodeslifetime。

4、Keywords：wirelessAdhocnetworks，poweradjustment，loadbalance，activepath1引言无线Adhoc网络没有固定网络设施。完全由移动主机构成。这种网络的建立快捷、灵活。不受有线网络的约束，可广泛用于灾难救助、偏远地区等无法得到有线网络支持或某些只是临时需要通信但建立有线网络代价太大的环境具有广泛的应用前景。Adhoc网络节点要与其发射范围外的节点通信。

5、必须借助中间节点的路由转发即Adhoc网络的节点一方面可以是通信的发起或接收者、同时又需要充当路由器、负责发现、维护到其他节点的路由并为其转发数据。Adhoc网络的特征可概括如下【lJ(1)动态拓扑：Adhoc网络中节点的任意移动、电池耗尽关机或损毁、节点间连接链路由于信号干扰或传输条件变化变得不可用等都会造成网络拓扑的动态变化。(2)多跳通信：受Adhoc网络信号传输范围小的限制，如果目标节点不在发起节点的传输范围之内则必须进行多跳通信。

6、借助其他节点进行中继转发。(3)带宽受限、链路容量动态变化：无线链路的容量比有线容量低，且多接人、多径衰落、信号干扰及噪声又使无线链路的容量随时间而动态变化，链路的有效吞吐量比空中接口的最大传输容量小得多。(4)节点能量受限：移动节点是依赖电池正常的操作，网络中的节点要充当其他节点的路由器，节点能量耗尽将会改变网络拓扑。进而改变网络性能及网络寿命，因而实现节点的低能耗非常重要。(5)有限的安全性和服务质量：由于Adhoc网络缺乏固定的网络基础设施进行用户鉴权和认证。

7、因此其安全性很难保证。多跳网络、动态拓扑及动态链路容量使服务质量的保证变得也很困难。目前大多数Adhoc网络都只能提供besteffort服务。2相关背景设计无线Adhoe网络的一个重要的问题是如何设计有效的路由协议以保证两个节点间的高质量通信。目前已经有很多针对无线Adhoe网络的协议，这些协议基本上可以分为两类：表格驱动(tabledriven)的和基于需求(ondemand)的。基于表格驱动的路由协议口中。

8、每个节点都维护整个网络最新的路由信息表，即使用路径之前就已经计算好。这一类协议，虽然到其他所有节点的路径都可以直接从路由表中获得，但是会面临信号拥塞和能量消耗问题。因为无线Adhoc网络中网络带宽和移动节点的电池能量都是极其有限的。而基于需求的路由协议p卅克服了这些局限，不是所有节点都维护路由信息表，而是在源节点需要发送数据时才建立路由路径。从目前来看，无线Adhoe网络中主要采用基于需求的路由协议。在无线Adhoe网络路由协议中最著名的是动态源路由(DSR)t4和按需式距离向量(AODV)协议翻。

9、DSRt4J在源节点需要作者简介：余雄伟(1979-)，男，硕士，主要研究方向为计算机网络。黄传河，教授，博士生导师，主要研究方向为计算机网络、分布并行处理等。周浩，张嫒嫒，罗瑛，硕士研究生。计算机工程与应用200527141维普资讯发送数据的时候通过源路由发现机制找到从源到目标节点的路径。AODV四中源节点只维护它们需要的路由信息表，当某条路径失效即目标节点或某个中间节点不可到达时，源节点必须通过路由发现机制重新找到到达相应目标节点的路径。

10、同时更新路由表在DSR和AODV协议中当无线Adhoc网络中节点的移动减少时从数据包发送率和和路由开销来看。网络的通信性能会提高但数据包延时反而增大191，这是因为这些协议有在大量路径中重复使用少数相同节点的趋势。从而导致媒体接入控制(MAC)层的拥塞。少数节点承受负载过重，结果就是数据包延时增大。如果考虑到能量消耗，这些节点的电池能量消耗将非常大，不仅使节点有效工作时间缩短，而且影响了整个网络拓扑结构的连接性。实际上。

11、现有的协议的一个主要缺点是在路由建立过程中没有考虑负载平衡。本文提出了一种有效的路由协议采用了负载平衡的概念，同时考虑节点电池能量的节约，即节约能量的负载平衡路由(PELBR)以减少网络拥塞、平衡网络负载并降低端到端(end-toend)延时。3系统模型与问题定义对于给定的网络用无向图G(，E)来表示。其中为节点集合，E为全部链路的集合。同时做如下定义：活动路径：从源节点s向目标节点d发送数据包的路径。节点活动度：表示通过节点的活动路径数。

12、负载开销：路径P上所有节点的节点活动度之和，即：=AIEI那么PELBR的路由发现过程的目标就是对于给定的源节点s和目标节点d。sV，dV，sd，从找到的候选路径集合P中，选择具有最小负载开销的路径P，使得：=minCAIkPliEk4PELBR41基本思想在DSR和AODV协议中，当无线Adhoc网络中节点的移动减少时，数据包延时反而增大191，这是因为这些协议有在大量路径中重复使用少数相同节点的趋势。

13、从而导致媒体接入控制(MAC)层的拥塞，少数节点承受负载过重，结果就是数据包延时增大。因此，PELBR的基本思想就是记录每个节点的负载情况，在路由选择时通过计算候选路径上所有节点的负载开销之和，从中选择具有最小负载开销的路径。另一方面。在数据发送过程中。PELBR通过运用发送能量调节机制在保证网络拓扑连接性的前提下节约了节点电池能量。42PELBR的具体描述在PELBR协议中每个节点需要维护2张表：路由表，相邻节点表。

14、(1)路由表(RoutingTable)：存储接收到的路由应答(RREP)信息。每条记录由目标节点ID、路由计时器和到目标节点的路径三个部分组成。(2)相邻节点表(NeighborTable)：存储本节点所能收听到的节点的信息。每条记录由相邻节点ID和相邻节点计时器(NeighborTimer)组成。l42200527计算机工程与应用并且还要维护3个计时器：路由计时器，邻接点计时器。

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