自由空間光（FSO）網(wǎng)絡(luò)容易受天氣等因素影響造成網(wǎng)絡(luò)中斷。為了提高光網(wǎng)絡(luò)可靠性,同時(shí)均衡網(wǎng)絡(luò)能耗,延長網(wǎng)絡(luò)生命周期,首先綜合考慮接收光信號強(qiáng)度和中斷概率建立可靠性模型,利用可靠性模型對直傳和中繼鏈路方式進(jìn)行對比分析,獲取選擇直傳和中繼方式的距離閾值。然后針對網(wǎng)絡(luò)能耗均衡問題,考慮節(jié)點(diǎn)能量進(jìn)行簇頭選舉,提出光學(xué)中繼的能耗均衡路由算法（BEC-ORM）。最后利用Matlab仿真平臺(tái)求取了BEC-ORM算法選擇通信方式的距離閾值,以及最佳的簇頭比例。同其他算法對比分析,結(jié)果表明該算法能有效提高自由空間光網(wǎng)絡(luò)的可靠性和能耗均衡性。 

【文章來源】：高技術(shù)通訊. 2020,30(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

直傳鏈路和中繼鏈路可靠性對比圖

分簇結(jié)構(gòu)中簇頭個(gè)數(shù)的多少,會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的能耗,從而影響網(wǎng)絡(luò)生命周期。根據(jù)BEC-ORM算法的節(jié)點(diǎn)能量消耗模型(式(24))計(jì)算節(jié)點(diǎn)的剩余能量,將每個(gè)節(jié)點(diǎn)剩余能量相加得出網(wǎng)絡(luò)的總剩余能量,網(wǎng)絡(luò)總剩余能量在一定程度上能夠反映網(wǎng)絡(luò)的生命周期。鑒于分簇算法中,簇頭比例p最優(yōu)為3%～6%[17],但BEC-ORM算法在3%的簇頭比例下,簇頭個(gè)數(shù)太少,構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)會(huì)尋找很多的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行中繼,使得網(wǎng)絡(luò)能耗過大,所以下面仿真分析在4%、5%和6% 3種簇頭比例下,BEC-ORM算法在20輪內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)總剩余能量情況,結(jié)果如圖3所示。從圖3中可以看出,隨著輪數(shù)的增加,在4%、5%和6% 3種簇頭比例下,網(wǎng)絡(luò)總剩余能量均減少,并且簇頭比例越大,網(wǎng)絡(luò)總剩余能量越多。這是因?yàn)榇仡^比例較小時(shí),BEC-ORM算法為了保證可靠性,引入較多中繼節(jié)點(diǎn),增大了網(wǎng)絡(luò)能耗,隨著簇頭比例的增多,該算法簇頭間通信距離在較遠(yuǎn)時(shí)加入中繼節(jié)點(diǎn)減小通信距離,并且引入較少中繼,這樣就很大地減少了網(wǎng)絡(luò)能耗。所以BEC-ORM算法簇頭比例選擇p=6%時(shí)網(wǎng)絡(luò)總剩余能量達(dá)到最優(yōu)。

由圖4可知,BEC-ORM算法的網(wǎng)絡(luò)可靠性最優(yōu),OEEMRP算法次之,CRACR算法最低。這是因?yàn)樽杂煽臻g光通信受大氣、對準(zhǔn)誤差等影響,隨著距離變大,通信鏈路很容易中斷,并且接收的光信號減弱,鏈路的可靠性從而降低。而OEEMRP算法和BEC-ORM算法都引入了中繼方式將長鏈路變?yōu)槎替溌吠ㄐ?削弱了大氣等因素的影響;但CRACR算法采用基站直接通信,受大氣等影響嚴(yán)重。對比OEEMRP算法, BEC-ORM算法考慮了中斷概率和接收光信號2個(gè)方面,控制簇頭間和基站通信距離,進(jìn)一步提高了網(wǎng)絡(luò)可靠性。3.4 能耗均衡

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3288453