無線傳感網絡中轉發(fā)節(jié)點優(yōu)化的多跳路由
發(fā)布時間：2022-01-03 16:00
為了進一步提高3維無線傳感網絡的數據傳輸效率,減少節(jié)點能耗,提出1種基于能效角度的路由（EEAR）:從最優(yōu)選擇轉發(fā)節(jié)點的角度構建路由,利用角度構建候選轉發(fā)節(jié)點集;然后計算候選轉發(fā)節(jié)點集內每個節(jié)點的權重值,該權重值融入節(jié)點剩余能量和距離信息,剩余能量更多、離信宿更近的節(jié)點權重更大,則成為轉發(fā)節(jié)點的概率更高。實驗結果表明,提出的EEAR路由能夠降低能耗,并提高數據包傳遞率。
【文章來源】：導航定位學報. 2020,8(05)CSCD
【文章頁數】：5 頁
【部分圖文】：
初始錐角的調整
114導航定位學報2020年10月轉發(fā)節(jié)點，并由此節(jié)點轉發(fā)數據。令jW表示節(jié)點j融合了剩余能量和距離信息的權重，其定義為r1,jjijiWEDjN（5）式中：rjE為節(jié)點j的剩余能量；ijD為節(jié)點j離源節(jié)點i的距離；為控制rjE和ijD對jW影響的權重系數，且0,1。計算i內的節(jié)點權重值后，再依權重設置定時器。權重值越大，定時時間越短。一旦定時完畢，且未監(jiān)聽到節(jié)點轉發(fā)數據包，就立即轉發(fā)數據包。令jT表示節(jié)點j的定時時間，即01jjTTW（6）式中：為向下取整數；T0為基本的定時時長。在定時期間，監(jiān)聽到有其他節(jié)點轉發(fā)了數據包，就停止定時，并放棄轉發(fā)數據包。整個過程如圖2所示。圖2轉發(fā)數據流程1.5路由空洞的處理在節(jié)點稀疏環(huán)境，可能會出現(xiàn)i內沒有節(jié)點，即i，這說明源節(jié)點i遭遇路由空洞，在這種情況下，就調整錐角，調整的步長為1，即01，0為初始錐角，如圖3所示。圖3初始錐角的調整每次調整后，判斷i內是否為空。若為空，繼續(xù)調整。2實驗與結果分析2.1仿真實驗環(huán)境為了更好地分析EEAR路由性能，利用面向對象的模塊化離散事件仿真工具(objectivemodularnetworktestbedinC++，OMNET++)軟件建立仿真實驗平臺[13]，OMNET++可以用來仿真任何離散事件系統(tǒng)。圖4顯示了OMNET++運行的內部結構，主要由用戶接口、模型元件庫、仿真模型等組成，其中仿真模型包含一些常用的網絡協(xié)議、通信模型。圖4OMNET++運行內部結構在300m300m300m區(qū)域隨機部署100~500個節(jié)點和1個
第5期丁凰，等.無線傳感網絡中轉發(fā)節(jié)點優(yōu)化的多跳路由115圖5數據包傳遞率從圖5可知，當節(jié)點數為100時，數據包傳遞率越低。原因在于：100個節(jié)點無法形成連通網絡，網絡處于斷裂狀態(tài)，只有極少的數據包能夠成功傳輸至信宿。隨著節(jié)點數的增加，數據包傳遞率快速上升，當節(jié)點數增加至300時，EEAR路由的數據包傳遞率達到100%。但是，RTGR和AVHR路由的數據包并沒有達到100%。這也說明，EEAR路由的數據包傳遞率的性能優(yōu)于RTGR和AVHR路由。2.3能耗用節(jié)點平均剩余能量率作為表征網絡能耗的性能指標，節(jié)點平均剩余能量率等于節(jié)點的剩余能量與初始能量之比的平均值。節(jié)點平均剩余能量率越高，網絡壽命越長，而傳輸數據和接收數據消耗了節(jié)點大部分能量。圖6顯示了3個路由的節(jié)點平均剩余能量率。圖6節(jié)點平均剩余能量率從圖6可知，EEAR和AVHR路由消耗了更少的能量，而RTGR路由能量消耗速度過快，原因在于：RTGR路由產生了太多冗余數據包，而EEAR路由通過選擇最優(yōu)的下一跳轉發(fā)節(jié)點，減少路由重傳次數，降低節(jié)點的能耗。2.4流量流量是指在仿真過程中所傳輸的總的數據包數。因為數據包產生率是固定的(每個源節(jié)點每秒產生2個數據包)，所以網絡內所傳輸的總的數據包數是固定的。流量越大，表明路由開銷越大，冗余數據包數越多，路由性能越差。圖7顯示了EEAR、RTGR和AVHR路由的流量。圖7流量隨節(jié)點數變化情況從圖7可知，RTGR路由的流量最高，且隨節(jié)點數的增加呈線性上升，原因在于：RTGR路由引用角度廣播，增加了數據包的傳輸次數，而EEAR路由和AVHR路由的流量隨節(jié)點數增加而保
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種能耗優(yōu)先的WSN路由空洞修復方法研究[J]. 陶建林,方凱,苗春雨,葉章龍. 傳感技術學報. 2019(05)
[2]無線傳感器網絡應用綜述[J]. 任志玲,張廣全,林冬,張鐘保,趙星. 傳感器與微系統(tǒng). 2018(03)
[3]無線傳感器網絡分簇算法綜述[J]. 徐晶晶,張欣慧,許必宵,孫知信. 計算機科學. 2017(02)
[4]無線傳感器網絡地理位置路由度量方法[J]. 陳衡,錢德沛,伍衛(wèi)國. 西安交通大學學報. 2009(12)
本文編號：3566557
【文章來源】：導航定位學報. 2020,8(05)CSCD
【文章頁數】：5 頁
【部分圖文】：
初始錐角的調整
114導航定位學報2020年10月轉發(fā)節(jié)點，并由此節(jié)點轉發(fā)數據。令jW表示節(jié)點j融合了剩余能量和距離信息的權重，其定義為r1,jjijiWEDjN（5）式中：rjE為節(jié)點j的剩余能量；ijD為節(jié)點j離源節(jié)點i的距離；為控制rjE和ijD對jW影響的權重系數，且0,1。計算i內的節(jié)點權重值后，再依權重設置定時器。權重值越大，定時時間越短。一旦定時完畢，且未監(jiān)聽到節(jié)點轉發(fā)數據包，就立即轉發(fā)數據包。令jT表示節(jié)點j的定時時間，即01jjTTW（6）式中：為向下取整數；T0為基本的定時時長。在定時期間，監(jiān)聽到有其他節(jié)點轉發(fā)了數據包，就停止定時，并放棄轉發(fā)數據包。整個過程如圖2所示。圖2轉發(fā)數據流程1.5路由空洞的處理在節(jié)點稀疏環(huán)境，可能會出現(xiàn)i內沒有節(jié)點，即i，這說明源節(jié)點i遭遇路由空洞，在這種情況下，就調整錐角，調整的步長為1，即01，0為初始錐角，如圖3所示。圖3初始錐角的調整每次調整后，判斷i內是否為空。若為空，繼續(xù)調整。2實驗與結果分析2.1仿真實驗環(huán)境為了更好地分析EEAR路由性能，利用面向對象的模塊化離散事件仿真工具(objectivemodularnetworktestbedinC++，OMNET++)軟件建立仿真實驗平臺[13]，OMNET++可以用來仿真任何離散事件系統(tǒng)。圖4顯示了OMNET++運行的內部結構，主要由用戶接口、模型元件庫、仿真模型等組成，其中仿真模型包含一些常用的網絡協(xié)議、通信模型。圖4OMNET++運行內部結構在300m300m300m區(qū)域隨機部署100~500個節(jié)點和1個
第5期丁凰，等.無線傳感網絡中轉發(fā)節(jié)點優(yōu)化的多跳路由115圖5數據包傳遞率從圖5可知，當節(jié)點數為100時，數據包傳遞率越低。原因在于：100個節(jié)點無法形成連通網絡，網絡處于斷裂狀態(tài)，只有極少的數據包能夠成功傳輸至信宿。隨著節(jié)點數的增加，數據包傳遞率快速上升，當節(jié)點數增加至300時，EEAR路由的數據包傳遞率達到100%。但是，RTGR和AVHR路由的數據包并沒有達到100%。這也說明，EEAR路由的數據包傳遞率的性能優(yōu)于RTGR和AVHR路由。2.3能耗用節(jié)點平均剩余能量率作為表征網絡能耗的性能指標，節(jié)點平均剩余能量率等于節(jié)點的剩余能量與初始能量之比的平均值。節(jié)點平均剩余能量率越高，網絡壽命越長，而傳輸數據和接收數據消耗了節(jié)點大部分能量。圖6顯示了3個路由的節(jié)點平均剩余能量率。圖6節(jié)點平均剩余能量率從圖6可知，EEAR和AVHR路由消耗了更少的能量，而RTGR路由能量消耗速度過快，原因在于：RTGR路由產生了太多冗余數據包，而EEAR路由通過選擇最優(yōu)的下一跳轉發(fā)節(jié)點，減少路由重傳次數，降低節(jié)點的能耗。2.4流量流量是指在仿真過程中所傳輸的總的數據包數。因為數據包產生率是固定的(每個源節(jié)點每秒產生2個數據包)，所以網絡內所傳輸的總的數據包數是固定的。流量越大，表明路由開銷越大，冗余數據包數越多，路由性能越差。圖7顯示了EEAR、RTGR和AVHR路由的流量。圖7流量隨節(jié)點數變化情況從圖7可知，RTGR路由的流量最高，且隨節(jié)點數的增加呈線性上升，原因在于：RTGR路由引用角度廣播，增加了數據包的傳輸次數，而EEAR路由和AVHR路由的流量隨節(jié)點數增加而保
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種能耗優(yōu)先的WSN路由空洞修復方法研究[J]. 陶建林,方凱,苗春雨,葉章龍. 傳感技術學報. 2019(05)
[2]無線傳感器網絡應用綜述[J]. 任志玲,張廣全,林冬,張鐘保,趙星. 傳感器與微系統(tǒng). 2018(03)
[3]無線傳感器網絡分簇算法綜述[J]. 徐晶晶,張欣慧,許必宵,孫知信. 計算機科學. 2017(02)
[4]無線傳感器網絡地理位置路由度量方法[J]. 陳衡,錢德沛,伍衛(wèi)國. 西安交通大學學報. 2009(12)
本文編號：3566557
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