根据AODV理论,鉴于需要缩短使用路线的时间和ZigBee的特性,对算法的路线发现过程进行了优化以节省能源。助NS-2.29软件进行仿真分析,给出了算法的实现以及基于节能优化AODVjr的结果分析。ZigBee技术使用AODVjr(AODV Junior)算法。
AODVjr [2](临时按需距离矢量路由,称为AODV [3])具有AODV的主要功能,它更加灵活,紧凑并且更适合嵌入式系统。据实际应用中路由的需求以及对电源问题的研究,提出一种注重节能,提高路由效率的路由算法具有重要的现实意义。用路由,以延长生存时间。AODVjr路由算法保留了AODV的基本功能,但删除了一些功能。如,Hello消息被丢弃,并且仅目标节点被允许响应RREP数据包。AODVjr包括路由发现和数据传输两个阶段。路由发现阶段,源必须通过广播RREQ(路由请求)数据包找到目标节点。果目标节点上有活动条目,它将使用RREP(路由回复)响应源。的节点将根据路由原理选择最佳的RREQ进行响应。图1所示,源节点S向目标节点D发送RREQ,D将首先响应收到的第一个RREQ数据包,并响应RREP数据包。句话说,图中的路径S> 2> D成为从S到D的最佳路由。设节点2当前是网络传输的中心节点。

经常传输快速消耗能量的数据包,并且目标路径中的其他节点充满能量。非节点2死亡,否则从S到D的最佳路由将保持不变。AODVjr路由算法使用最小跳数作为最佳路由度量,并且不可避免地将某些通信任务集中在某些节点上,这些节点随后成为“热点”(请参见图1中的节点2)。些“热点”承担着更多的数据传输任务,并且对网络稳定性产生更大的影响。它们的能量耗尽时,这将导致网络断开连接,进而导致节点广播RREQ数据包,从而增加数据传输时间并降低网络性能。

此,为了平衡网络节点的能量消耗,在路由算法中考虑节点和路径的能量状态非常重要。先,完成路由发现过程。于开销值充分考虑了传输能量和节点的剩余能量,因此优化算法保留了原始RREQ控制数据包中的大多数字段。RREQ数据包的跳转字段被修改为两个字段,即总传输能量和总电池电量(如图2所示),分别对应于EP和MP。EP用于记录在路径上传输数据包的能量总和,MP用于记录路径上节点的电池过载的总和。次,减少路由修复的成本并采用备用路径。RREQ缓存添加到目标节点。存机制允许目标节点比较来自不同相邻节点的RREQ数据包。接收到第一个RREQ数据包时,RREQ缓冲计时器将启动,并且所有接收到的RREQ将在此后的一段时间内被缓冲。计时器到期时,恒温阀芯根据源IP地址对数据包进行分组,比较RREQ在组中携带的度量值,优先选择值最低的一个并保留次优RREQ数据包(图3-b )。外,根据EAAODV(能源感知AODV),节点的剩余能量分为三个级别:正常(大于或等于20%),警报(介于10%和20%之间)和危险(小于10%)。化算法引入了“警告”能量级别的概念,以减少频繁使用低能量节点的可能性。点判断其自身的能量水平低于初始值的20%,并且不参与路由过程(图3-a,其中Eini表示节点的初始能量)。NS-2.29软件用于模拟MAC / PHY IEEE 802.15.4模型的ZigBee技术网络,无线电传播模型使用两线地球(双向传播模型)。500×500的正方形模拟区域中,有30个节点是固定的并且不会移动。使用CBR(恒定比特率),每秒生成4个UDP数据包,每个数据包长80个字节。模拟过程中,有10个源在不同时间按顺序发送数据包。真时间为1000 s,仿真中定义的节点停留时间为100 s,200 s,300 s,400 s,500 s,600 s,700 s和800 s。
择AODVjr作为优化算法的比较对象,并使用以下三个性能指标进行评估:发送数据包的成功率,平均端到端延迟和传输次数。余的节点。
图4中可以看出,优化的路由算法在数据包发送成功率方面略低于AODVjr,但仍保持在95.4%左右。果表明,算法优化方案不影响成功发送报文的速率。们在图5中可以看到,优化路由算法的平均端到端延迟略高于AODVjr。
分考虑节点的剩余能量和传输所需的能量,意味着优化算法选择跳数较大但能量很大的路由,以避免节点能量低过多参与数据传输并将数据包发送到更远的节点,导致更多的延迟。于ZigBee技术网络的每个节点的能力是有限的,因此一旦部署在特定的使用区域中,维护和回收将受到限制。此,节能非常重要。化了AODVjr算法,充分考虑了节点电池的电量,并提出了优化方案并通过仿真证明。真结果表明,优化的路由算法可以保证报文传输成功率,而又不显着增加网络传输时间,使网络能耗更加均衡,避免了网络分段。度使用节点导致网络中断,并延长了网络寿命。
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