无线传感网络中转发节点优化的多跳路由
发布时间：2022-01-03 16:00
为了进一步提高3维无线传感网络的数据传输效率,减少节点能耗,提出1种基于能效角度的路由（EEAR）:从最优选择转发节点的角度构建路由,利用角度构建候选转发节点集;然后计算候选转发节点集内每个节点的权重值,该权重值融入节点剩余能量和距离信息,剩余能量更多、离信宿更近的节点权重更大,则成为转发节点的概率更高。实验结果表明,提出的EEAR路由能够降低能耗,并提高数据包传递率。
【文章来源】：导航定位学报. 2020,8(05)CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
初始锥角的调整
114导航定位学报2020年10月转发节点，并由此节点转发数据。令jW表示节点j融合了剩余能量和距离信息的权重，其定义为r1,jjijiWEDjN（5）式中：rjE为节点j的剩余能量；ijD为节点j离源节点i的距离；为控制rjE和ijD对jW影响的权重系数，且0,1。计算i内的节点权重值后，再依权重设置定时器。权重值越大，定时时间越短。一旦定时完毕，且未监听到节点转发数据包，就立即转发数据包。令jT表示节点j的定时时间，即01jjTTW（6）式中：为向下取整数；T0为基本的定时时长。在定时期间，监听到有其他节点转发了数据包，就停止定时，并放弃转发数据包。整个过程如图2所示。图2转发数据流程1.5路由空洞的处理在节点稀疏环境，可能会出现i内没有节点，即i，这说明源节点i遭遇路由空洞，在这种情况下，就调整锥角，调整的步长为1，即01，0为初始锥角，如图3所示。图3初始锥角的调整每次调整后，判断i内是否为空。若为空，继续调整。2实验与结果分析2.1仿真实验环境为了更好地分析EEAR路由性能，利用面向对象的模块化离散事件仿真工具(objectivemodularnetworktestbedinC++，OMNET++)软件建立仿真实验平台[13]，OMNET++可以用来仿真任何离散事件系统。图4显示了OMNET++运行的内部结构，主要由用户接口、模型元件库、仿真模型等组成，其中仿真模型包含一些常用的网络协议、通信模型。图4OMNET++运行内部结构在300m300m300m区域随机部署100~500个节点和1个
第5期丁凰，等.无线传感网络中转发节点优化的多跳路由115图5数据包传递率从图5可知，当节点数为100时，数据包传递率越低。原因在于：100个节点无法形成连通网络，网络处于断裂状态，只有极少的数据包能够成功传输至信宿。随着节点数的增加，数据包传递率快速上升，当节点数增加至300时，EEAR路由的数据包传递率达到100%。但是，RTGR和AVHR路由的数据包并没有达到100%。这也说明，EEAR路由的数据包传递率的性能优于RTGR和AVHR路由。2.3能耗用节点平均剩余能量率作为表征网络能耗的性能指标，节点平均剩余能量率等于节点的剩余能量与初始能量之比的平均值。节点平均剩余能量率越高，网络寿命越长，而传输数据和接收数据消耗了节点大部分能量。图6显示了3个路由的节点平均剩余能量率。图6节点平均剩余能量率从图6可知，EEAR和AVHR路由消耗了更少的能量，而RTGR路由能量消耗速度过快，原因在于：RTGR路由产生了太多冗余数据包，而EEAR路由通过选择最优的下一跳转发节点，减少路由重传次数，降低节点的能耗。2.4流量流量是指在仿真过程中所传输的总的数据包数。因为数据包产生率是固定的(每个源节点每秒产生2个数据包)，所以网络内所传输的总的数据包数是固定的。流量越大，表明路由开销越大，冗余数据包数越多，路由性能越差。图7显示了EEAR、RTGR和AVHR路由的流量。图7流量随节点数变化情况从图7可知，RTGR路由的流量最高，且随节点数的增加呈线性上升，原因在于：RTGR路由引用角度广播，增加了数据包的传输次数，而EEAR路由和AVHR路由的流量随节点数增加而保
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种能耗优先的WSN路由空洞修复方法研究[J]. 陶建林,方凯,苗春雨,叶章龙. 传感技术学报. 2019(05)
[2]无线传感器网络应用综述[J]. 任志玲,张广全,林冬,张钟保,赵星. 传感器与微系统. 2018(03)
[3]无线传感器网络分簇算法综述[J]. 徐晶晶,张欣慧,许必宵,孙知信. 计算机科学. 2017(02)
[4]无线传感器网络地理位置路由度量方法[J]. 陈衡,钱德沛,伍卫国. 西安交通大学学报. 2009(12)
本文编号：3566557
【文章来源】：导航定位学报. 2020,8(05)CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
初始锥角的调整
114导航定位学报2020年10月转发节点，并由此节点转发数据。令jW表示节点j融合了剩余能量和距离信息的权重，其定义为r1,jjijiWEDjN（5）式中：rjE为节点j的剩余能量；ijD为节点j离源节点i的距离；为控制rjE和ijD对jW影响的权重系数，且0,1。计算i内的节点权重值后，再依权重设置定时器。权重值越大，定时时间越短。一旦定时完毕，且未监听到节点转发数据包，就立即转发数据包。令jT表示节点j的定时时间，即01jjTTW（6）式中：为向下取整数；T0为基本的定时时长。在定时期间，监听到有其他节点转发了数据包，就停止定时，并放弃转发数据包。整个过程如图2所示。图2转发数据流程1.5路由空洞的处理在节点稀疏环境，可能会出现i内没有节点，即i，这说明源节点i遭遇路由空洞，在这种情况下，就调整锥角，调整的步长为1，即01，0为初始锥角，如图3所示。图3初始锥角的调整每次调整后，判断i内是否为空。若为空，继续调整。2实验与结果分析2.1仿真实验环境为了更好地分析EEAR路由性能，利用面向对象的模块化离散事件仿真工具(objectivemodularnetworktestbedinC++，OMNET++)软件建立仿真实验平台[13]，OMNET++可以用来仿真任何离散事件系统。图4显示了OMNET++运行的内部结构，主要由用户接口、模型元件库、仿真模型等组成，其中仿真模型包含一些常用的网络协议、通信模型。图4OMNET++运行内部结构在300m300m300m区域随机部署100~500个节点和1个
第5期丁凰，等.无线传感网络中转发节点优化的多跳路由115图5数据包传递率从图5可知，当节点数为100时，数据包传递率越低。原因在于：100个节点无法形成连通网络，网络处于断裂状态，只有极少的数据包能够成功传输至信宿。随着节点数的增加，数据包传递率快速上升，当节点数增加至300时，EEAR路由的数据包传递率达到100%。但是，RTGR和AVHR路由的数据包并没有达到100%。这也说明，EEAR路由的数据包传递率的性能优于RTGR和AVHR路由。2.3能耗用节点平均剩余能量率作为表征网络能耗的性能指标，节点平均剩余能量率等于节点的剩余能量与初始能量之比的平均值。节点平均剩余能量率越高，网络寿命越长，而传输数据和接收数据消耗了节点大部分能量。图6显示了3个路由的节点平均剩余能量率。图6节点平均剩余能量率从图6可知，EEAR和AVHR路由消耗了更少的能量，而RTGR路由能量消耗速度过快，原因在于：RTGR路由产生了太多冗余数据包，而EEAR路由通过选择最优的下一跳转发节点，减少路由重传次数，降低节点的能耗。2.4流量流量是指在仿真过程中所传输的总的数据包数。因为数据包产生率是固定的(每个源节点每秒产生2个数据包)，所以网络内所传输的总的数据包数是固定的。流量越大，表明路由开销越大，冗余数据包数越多，路由性能越差。图7显示了EEAR、RTGR和AVHR路由的流量。图7流量随节点数变化情况从图7可知，RTGR路由的流量最高，且随节点数的增加呈线性上升，原因在于：RTGR路由引用角度广播，增加了数据包的传输次数，而EEAR路由和AVHR路由的流量随节点数增加而保
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种能耗优先的WSN路由空洞修复方法研究[J]. 陶建林,方凯,苗春雨,叶章龙. 传感技术学报. 2019(05)
[2]无线传感器网络应用综述[J]. 任志玲,张广全,林冬,张钟保,赵星. 传感器与微系统. 2018(03)
[3]无线传感器网络分簇算法综述[J]. 徐晶晶,张欣慧,许必宵,孙知信. 计算机科学. 2017(02)
[4]无线传感器网络地理位置路由度量方法[J]. 陈衡,钱德沛,伍卫国. 西安交通大学学报. 2009(12)
本文编号：3566557
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