移动AdHoc网络节能方案的分析
Ad Hoc网络论文：基于AODV的节能和安全路由算法研究
Ad Hoc网络论文：基于AODV的节能和安全路由算法研究【中文摘要】Ad Hoc网络(无线自组织网络)是由一组带有无线收发装置的移动节点组成的一个多跳的临时性自治系统,每个移动节点具备主机和路由器两种功能。
Ad Hoc网络在军事领域、灾害救助、传感器网络、偏远野外等场合有着广阔的应用前景。
但是,Ad Hoc网络中节点一般通过电池供电,电池容量有限,随着网络终端性能的提升、功能的不断完善,产生的能耗会越来越大,对能源的要求也会越来越高,能量问题将成为Ad Hoc网络广泛应用的瓶颈。
同时,Ad Hoc网络中的节点可以不断地随意运动,网络的拓扑结构总是处于动态变化之中,加上移动Ad Hoc网络同时具有一般无线系统的所有特性,这使得移动Ad Hoc网络的安全问题要比传统有线网络中要复杂得多。
AODV 协议是一种在Ad Hoc网络中广泛应用的路由协议,本文通过对目前国内外的研究现状进行仔细、认真的分析和研究,针对当前已有的各种Ad Hoc网络路由协议,在深入研究AODV原理的基础上,基于跨层机制,提出一种CE-AODV路由算法,使节点在发送数据的时候采用最小发送功率,使总的路由能耗最小,同时采用各路由机制,避免源节点频繁发送路由请求,延长网络生存期。
在此研究基础上,再提出一种CE-AODV 的安全改进方案CES-AODV,使算法同时达到节能和安全的效果。
最后,利用NS2仿真工具对CE-AODV算法和经典的AODV算法进行仿真,仿真结果表明,CE-AODV算法在报文投递率、端到端时延、存活节点数三方面优于AODV算法。
【英文摘要】Ad Hoc network (wireless self-organization network) is composed of a set of wireless transceiver with the mobile node consisting of a multiple hops temporary autonomous systems, and each mobile node has two functions with host and router. Ad Hoc networks have broad application prospects in military field and disaster relief, sensor network, a remote field applications. But the nodes in Ad Hoc network are usually supplied energy through the batteries with limited capacity. As the performances of network terminal are promoted and functions are continuously improved, it will need more and more energy consumption and high requirement. The energy issues of Ad Hoc network will be widely applied to the bottleneck. Meanwhile, the nodes of Ad Hoc network can constantly voluntary movement, the topology of the network is always in dynamic changes on mobile Ad Hoc networks. The mobile Ad Hoc has all the qualities as same as the wireless systems which makes the network security problem is more complicated than traditional cable network.AODV protocol is a kind of routing protocols in Ad Hoc network which is widely applied.In this thesis,we will analysis and research on the status of research both at home and abroad carefully and earnestly.In view of the current existing various routing protocols in Ad Hoc network and on thebased of deep research on AODV and cross layer mechanism, we proposed a kind of CE-AODV routing algorithms, which make the nodes use the least transmisson power and the total energy consumption is the least when they are sending data. We utilizes the backup routing mechanism to avoid source node send route requests frequently and prolong the network surial. Based on the above analysis, we put forward a kind of CE-AODV safety improvement scheme CES-AODV which make the algorithm has the effect on energy saving and security.At the end of the thesis,we use the simulation tool NS2 to simulate on CE-AODV algorithm and classic AODV algorithm. The simulation results show that the CE-AODV algorithm is superior than the AODV algorithm on delivery rate, end-to-end delay and survive node number.【关键词】Ad Hoc网络节能安全跨层机制【英文关键词】Ad Hoc networks energy saving security cross layer mechanism【目录】基于AODV的节能和安全路由算法研究摘要4-5ABSTRACT5第一章绪论8-11 1.1 研究背景与意义8-9 1.2 国内外研究现状9-10 1.3 研究内容和组织结构10-11第二章 Ad Hoc网络概述11-29 2.1 Ad Hoc网络与其它无线通信技术的比较11-13 2.1.1 蜂窝网络11-12 2.1.2 Wi-Fi12 2.1.3 对讲机系统12-13 2.2 Ad Hoc网络的拓扑结构13-14 2.2.1 平面结构13 2.2.2 分级结构13-14 2.3 Ad Hoc网络特点14-15 2.4 Ad Hoc网络应用15-16 2.4.1 Ad Hoc网络在战场通信系统的应用15 2.4.2 Ad Hoc网络在工业、商业和军事环境中无线传感器网络的应用15 2.4.3 Ad Hoc网络在应急响应中的应用15-16 2.4.4 Ad Hoc网络的其他应用16 2.5 Ad Hoc网络路由协议16-19 2.5.1 表驱动路由协议17 2.5.2 按需路由协议17-19 2.6 AODV路由协议研究19-28 2.6.1 AODV术语19 2.6.2 AODV的路由表结构19-20 2.6.3 AODV报文分组格式20-22 2.6.4 AODV 路由协议的工作过程22-28 2.7 本章小结28-29第三章基于跨层机制的节能和安全路由算法29-48 3.1 Ad Hoc网络的节能问题29-30 3.1.1 Ad Hoc网络节能路由的要求29 3.1.2 Ad Hoc网络节能路由算法的研究29-30 3.2 Ad Hoc网络的安全问题30-34 3.2.1 Ad Hoc网络安全路由威胁31 3.2.2 Ad Hoc网络安全要求31-32 3.2.3 Ad Hoc 网络安全路由算法的研究32-34 3.3 一种基于跨层机制的节能和安全路由算法34-47 3.3.1 CE-AODV的设计思想34 3.3.2 跨层机制34-36 3.3.3 算法假设和前提36 3.3.4 最小必须发送功率计算36-37 3.3.5CE-AODV算法设计37-44 3.3.6 CE-AODV的安全改进路由算法CES-AODV设计44-47 3.4 本章小结47-48第四章 NS2仿真与分析48-56 4.1 NS2简介48 4.2 在Windows平台下使用NS2的方法48-50 4.2.1 Cygwin的下载与安装48-49 4.2.2 NS2的下载与安装49-50 4.3 仿真的过程50-52 4.3.1 在NS2中添加CE-AODV协议50-51 4.3.2 生成运动场景51 4.3.3 设计数据流51 4.3.4 TCL脚本实现仿真51-52 4.3.5 Nam动画显示52 4.3.6 Trace文件分析52 4.4 仿真结果分析52-55 4.4.1 报文投递率52-53 4.4.2 端到端时延53-54 4.4.3 存活节点数54-55 4.5 本章小结55-56第五章总结与展望56-58 5.1 全文总结56 5.2 下一步展望56-58参考文献58-62致谢62-63攻读学位期间主要的研究成果63。
[移动Ad Hoc网络中节能的路由协议研究] 路由协议节能机制研究
![[移动Ad Hoc网络中节能的路由协议研究] 路由协议节能机制研究](https://img.taocdn.com/s3/m/7c07204cf121dd36a22d8212.png)
[移动ＡｄＨｏｃ网络中节能的路由协议研究] 路由协议节能机制研究移动Ad Hoc 网络是由一组具有路由功能的移动节点自组织成的无线多跳系统。
由于网络规模小、无基础设施和构建快速等特点，而广泛应用于野外考察、作战现场、灾难救助等场合。
其中由于网络中的节点通常是以有限能量的电池供电的，限制了节点生存时间，从而使得节能策略成为当前一个研究热点。
目前研究较多的是在路由协议上实现节能控制。
本文对这些节能路由协议进行了分类和研究，并指出了进一步的可能发展方向。
目前对移动Ad hoc 网络路由协议能量问题的研究有两种出发点：一种是寻找一条从源节点到目的节点的路由，使得路由上所有节点的能量消耗之和为最低；另一种是调整网络的拓扑结构使得网络的连通时间达到最大值。
下面从这两个方面阐述相关协议。
一、主动节能路由协议1.MPR（最小功率路由）。
MPR(Minimum Power Routing)是基于最小传送功率的表驱动路由协议。
在MPR中，每条链路上计算进行可靠通信所需要的最小发射功率并将此作为该链路的代价函数，通过分布式的Bellman-Ford算法，即将传统的链路距离替代为新的代价函数。
2.MTPR (最小总传输功率路由算法)。
MTPR是一个分布式的算法。
在任一时刻，Ad Hoc网络的拓扑结构可看作是一个带权有向图，任一条弧上的权重可量化为发送节点所需的最小发送能量。
从而可以用标准的最短路径算法求出源节点到目的节点最小总传输能量的路径。
PAR（Location Aided Power Aware Routing）。
LAPAR协议是个GPS辅助型的分布式的能量路由协议，在此协议中，发送节点首先根据相邻节点的地理位置划分最佳的转发区域。
LAPAR的优势表现为：有效的能量路由；容易嫁接到现有的协议上；由于采用了仅基于邻居信息的平面图，减少了拥塞现象；需要的开销有最小的变化。
4.PADSR（Power Aware DSR）。
Ad Hoc网络节能路由协议研究与设计
中图分 类号： Ｐ ９ Ｔ ３３
文献标识码： Ａ
文章编号 ：１７ — ５ ２２ １ ）２ ０ ２— ７ ６ ４ ８ ２ （０ ０ １ — ０ ５ ０
Ｏ 引 言
在 拓扑 结 构Байду номын сангаас变化 较 快 的 Ａ ｃ网络 中 ， 态 源路 由协议 （ ｙａ ｉＳｕｃ ｏｔｇ Ｄ Ｒ） ｄＨｏ 动 Ｄ ｎｍｃ ｏｒｅＲ ｕｉ ， Ｓ 以其 特 有 的 ｎ 路 由性 能 得到 了广 泛应 用 。然 而 Ｄ Ｒ协议 的设计 当初考 虑更 多 的是 如何 保 证 网络 中 的节点 在 需要 发送 Ｓ
作者 简介 ： 臧海娟 （９ ５ ）女 ， １６ 一 ， 江苏金坛人 ， 讲师 ， 主要研究方 向为 网络路 由理论与物联 网技术 。
２ ６
江 苏 技 术 师 范 学 院 学 报
第１ ６卷
送 能量 ； 二 个方 向是 通过 一些 具体 措施 ， 第 如选 路 时绕过 能 量低 的节点 ， 得 低 能量 的节 点 得 到保 护 ， 使 尽
２１ 耄 １ 第１ 第１ ０６ ２月 ０年 ２
江 Ｓ＾ ＪＵＮ Ｌ ＦＩ 苏技术师 范 学院学螺ｒｃＮＩＧ ＯＲ Ａ ＡＧＵｒ Ｃ三； ｖ Ｉ ｏ ｒ Ｈｏ Ｙ Ｏ Ｊ Ｎ Ｒ － Ｅ … ． ／ ｉ Ｆ ｖ ，
ＤＣ一 ． ． Ｖ１６２Ｏ１２ ｏ１Ｎ １ ． ｏ０ ｅ
致 节 点能 耗增 加 。
本 文就 是对 动 态源 路 由协议 Ｄ Ｒ协议 提 出了节 能改 进 ， Ｓ 设计 了新 的节能 路 由算 法 ， 节点 不 仅 可 以在 所有 可 能 的路 由路 径 中选择 剩余 能 量最 多 的路径 ， 且 当节点 剩余 能量 过低 时将 通知 邻居 节 点选 择 其 它 而 路 径 来发 送 数据 ， 以避免 自身 的能量 在短 时 间 内消 耗完 。
Ad hoc网络路由协议的节能算法
播发送 Ｈ Ｌ Ｏ Ｅ Ｌ 消息， 提供与相邻节点的相互连接信 能量消耗速度 和当前可用剩余能量 巨，然后假定 从而估算 出节点当 息。 Ｅ Ｌ 消息 的生存时间 ｒ Ｌ 为 １使得该消息 节点将继续以速度 消耗能量 ， Ｈ ＬＯ Ｉ 值 Ｔ ｒ ， 的传播 限于发送节点和相邻节点间。 收到 Ｈ Ｌ Ｏ消 前剩余生命时长 ， ＥＬ 并将 记录于节点所管理的路 当 现 息 的节点 ， 将更新或新建一条至发送节点的路 由。 当 由表 项 中 ， 然 、 是 每 隔 就 更 新 的 。 在 用 公
的 节能 算 法
夏 涛
（ 庆邮电大学软件技术中心 重庆邮电大学通信与信息工程学 院 重庆 ４ ０ ６ ） 重 ０ ０ ５
ｉ 摘 要 Ａ Ｄ （ｄ ｏ ｏ—ｅ ａｄ ｉａｃ ｃ ｒ路由协议是 Ａ ｃ Ｏ Ｖ Ａ ｅ ｎｄｍ ｎ ｓ ｎｅ ｅｔ ） ｈ ｄｔ ｖ ｏ ｄ ｏ 网络中一种具有代表性的按需路 ｈ
维普资讯
Ｃ Ｈ Ｉ Ａ Ｎ Ｅ Ｗ Ｔ Ｅ ＬＥ Ｃ ０ Ｍ Ｍ Ｕ Ｎ ｌ Ａ Ｔ １ Ｎ Ｓ （ ｅ ｃｈｒ ｉ Ｅｄ ｉ ｉ Ｎ Ｃ ０ Ｔ ｃ ａＩ ｔ ｏｒ ｌ ｌ
Ａ ｏｃ 网 络 路 由 协 议 ｄ ｈ
维普资讯
Ｃ Ｈ Ｉ Ａ Ｎ Ｎ ＥＷ Ｔ Ｅ Ｌ ＥＣ Ｏ Ｍ Ｍ Ｎ Ｉ Ａ Ｔ Ｉ Ｎ Ｓ 《 ｅｃ ｈｎ ｌ Ｕ Ｃ Ｏ Ｔ Ｉ Ｅ ｄ ｉ ｌ ｃａ ｔ ｏｎ
则将不再广播转发该 Ｒ Ｅ ，而产生相应 的路 由应 与通信较其他节点多 ，在此节点发生拥塞 的可能性 ＲＱ 答消息 Ｒ Ｅ （ｏｔｒｐ ）节点产生 Ｒ Ｅ Ｒ Ｐ ｒ ｅ ｅｌ 。 ｕ ｙ Ｒ Ｐ后 ， 将沿 更大 ， 因此我们可以考虑尽量选择能量消耗速度慢 ， 已建立的反 向路 由将 Ｒ Ｅ 发送至源节点。反 向路 缓存 队列短 的节点作 为通信节点 ，这样就起到了控 ＲＰ 径中每个收到 Ｒ Ｅ Ｒ Ｐ的节点 ，将路 由表 中至 目的节 制拥塞的作用 ， 从而降低能耗延长网络生存时间。 接
移动Ad hoc网络高能效路由技术的研究的开题报告
移动Ad hoc网络高能效路由技术的研究的开题报告
移动Ad hoc网络是一种无线网络形式，没有提前设定的基础结构或者中央控制器。
因此，它们依靠节点自身的决策来完成任务，这也是传统的无线网络无法实现的优势之一。
但是，这种无中心化的网络结构带来了新的挑战，尤其是对于网络中的路由协议来说。
本研究旨在探讨移动Ad hoc网络高能效路由技术的研究。
在这个过程中，我们将研究现有的路由协议和技术，并提出一些新的改进措施，以实现更高效和可靠的路由。
这项研究的重点是如何减少节点之间的通信量，以及如何最大限度地利用网络中节点的能源资源。
为了实现这一目标，我们将探索一下技术：
- 压缩路由信息：将路由信息压缩成更小的包，以便使用更少的资源进行传输。
- 路由缓存：使用缓存技术减少通信量。
- 路由优化：对现有的路由协议进行优化，以提高其能效性能。
我们还将使用模拟工具对这些技术进行测试和评估，以确定最佳解决方案。
研究成果期望能够在移动Ad hoc网络的能效和可靠性方面做出贡献，并为未来的移动Ad hoc网络路由协议和技术开发提供新的思路和方向。
移动Ad Hoc网络中的功率控制
的节点错误判断网络中存在碰撞而暂缓发 送 。在采用基于 Ｃ ＭＡ／ Ｓ ＣＡ机制的 ＭＡＣ 协议时 ，通过 ＲＴＳ ＴＳ （ ｅ ｕ ｓ ｔ —Ｃ ｒｑ ｅｔ ｏ
信道协 议 。 多信道 接入 协议 中 ，控 制分
组 ＲＴＳ 和 Ｃ ＴＳ 都 在控制信道上传 送 ，
数据分 组和 ＡＣ 在由多信道协议所决定 Ｋ 的数据 信道 上传 送 。 当节 点没 有数据 要 发 送时 ，则需有 一 个收发 机停 留在控 制
技 术是Ａｄ Ｈｏ ｃ网络 中的一种重要的节能 策略 ，是降低 网络能耗 ，延长节点寿命的
一
种非常重要的方法。 ｃ网络功率 Ａｄ Ｈｏ
而 对于 数据信 道上 的数 据分组 ，则根 据 控制信道上交互控制分组时所得到的信息 用 最 小 必 须 功 率 发 送 ，数 据 信 道 上 的 ＡＣ 分组可以用 最小 必须功率发送 ，也 Ｋ
交换机预期要便宜 ４到 １ ０倍 。要能够具 有特别高的速率和 多媒体服务 ，传输速率 要达到 １０ ｐ 。为了支持无所不在计算 Ｍｂ ｓ ０ 的环境 ，４ 终端要能够 定位技术 更加 智 Ｇ
能。 因此 ， 不需要 基于 基础设施的移动 Ａｄ
应等 问题 ，导致很多时候本可以发送数据
用
因此最小化它们 的能量消耗就显得意义重 大 。通 常消耗 在 网络接 Ｉ 处的能 量是 很 ： １
移动Ad Hoc网络中节能的路由协议研究
设施 和构建 快速等特 点， 而广泛应用于野外考察、 作战现 场、 灾难救助 等场合 。其 中由于网络 中的节点通常是 以有
限能量的电池供 电的 ， 限制 了节点生存时间 ， 从而使得 节能策略成为 当前一个研 究热点。 目前研 究较 多的是 在路 由
பைடு நூலகம்
协议 上 实现 节能控 制。本 文对这 些节能路 由协议进行 了分类和研 究， 并指 出了进一步的可能发展 方向。 关键 词 ： 移动 Ａ ｅ 网络 ； 由协议 ； ｄＨｏ 路 节能路 由协 议
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ Ｅｎｅ ｇ ａ ｉ ｇ Ｒｏ ｔ ｏ ｏ ｏ ｎ Ｍ ｏ ｌ ｓａ ｃ ｎ ｒ ｙ Ｓ ｖ ｎ ｕ ｅ Ｐｒ ｔ ｃ ｌｉ ｂｉｅＡｄ‘ Ｈｏ ｔ ｒ — — ｃＮｅ ｗｏ ｋ
Ｍ ｅ ｕ ｎ —ｈ ， ａＤｏ ｇ ｓ ｅ ｇ ｉ Ｃｈ ａ ｇ ｓ ｅ Ｘｉ ｎ —ｈ ｎ
（ｈａ ｘ Ｐ ｌ ｅｈ ｉ Ｉｓ ｔｔ， ｉ ｙｎ ｂａｘ １０ ０ Ｓ ａｎ ｉ ｏｙ ｃｎｃ ｎｔｕｅＸ ａ ａ ｇＳ ｎ ｉ ２ ０ ） ｔ ｉ ｎ ａ ７
Ａｂ ｔａ ｔＭ ｏ ｉ ｅｎ ｔ ｒ ｓ ｒ ｓ ｌ —ｈ ｐ ｓｓｅ ｏ ｒｓｄ ｂ ｅ‘Ｓｍｏ ｉ ｅ ｕｅ ｔ ｕ ｅｆｎ ｔ ｎ ｓｒｃ ： ｂｌ ＡｄＨｏ ｅｗｏ ｋｉ ｗｉｄｅｓｍｕｔ ｅ ａ ｉ ｏ ｙ ｔ ｃｍｐｉｅ ｙａｓ１ｅ ｂｌ ｎ ｘ ｓｓｗｉ ｒ ｔ ｕ ｃｉ ．Ｂｅａ ｓ ｍ ｅ ｈｏ ｏ ｃ ｕｅ
Adhoc网络中AODV路由算法的节能策略
一、Ａｄ ｈｏｃ网络１、概述Ａｄ ｈｏｃ网络是一种无中心和任何基础设施的无线移动自组网络，具有建网快捷灵活、拓扑易变、带宽和能量有限等特点。
网中节点具有路由转发能力，不仅能同其无线信号覆盖范围内的节点直接通信，还可以通过相邻节点的路由转发同其它远距离的节点通信，使其在军事和民用事业中具有广阔的发展前景。
Ａｄ ｈｏｃ网络的拓扑结构的动态性，以及无线信道不确定性，使得其路由算法面临挑战。
目前已经有很多的Ａｄ ｈｏｃ路由算法，主要为表驱动路由协议和按需驱动路由协议两大类。
表驱动路由协议需要及时地维护整个网络的路由表，其过多的网络开销消耗不少的网络资源；按需驱动路由协议通过路由发现过程获得路由，存在一定的时延和网络消耗。
现有的经典路由算法，如ＤＳＤＶ（ＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｒｒＳｅｑｕｅｎｃｅｄＤｉｓｔａｒｍＦ Ｖｅｃｔｏｒ Ｒｏｕｔ－ｉｎｇ），ＡＯＤＶ（Ａｄｈｏｃ ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ），ＤＳＲ（Ｄｖｎａｕｒｉｃ Ｓｏｕｒｃｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ），都是最短路由，即最小跳数路由，它们主要关注如何在动态的网络拓扑和无线通信的条件下寻Ad hoc 网络中AODV 路由算法的节能策略杨奔全 张家界航空工业职业技术学院 ４２７０００找最短距离的路由，大都忽略了能量问题。
但Ａｄ ｈｏｃ网络是一个能量受限系统，如何节省节点的能量，延长网络的稳定性成为衡量路由性能的重要指标。
从能量的角度来看，最短路由并不一定是最佳的路由。
相反，用一些长跳来代替相对的短跳，可能是更节能的选择。
２、Ａｄ ｈｏｃ网络中的路由算法节能策略主要思想目前，Ａｄ ｈｏｃ网络中的路由算法节能问题主要从这三方面入手。
第一个是使发送每个数据包耗费的能量最小；第二个就是尽可能的延长网络的存活时；第三个就是动态关闭无线网卡。
第一个方面的路由算法通过寻找一条从源节点到目的节点的路由，使发送每个数据包所耗费的能量最小，达到节省能量的目的。
基于Ad Hoc网络分群路由协议的节能研究的开题报告
基于Ad Hoc网络分群路由协议的节能研究的开题报告一、选题背景：Ad Hoc网络是一种无线自组织网络，在这种网络里，无需有任何的基础设施支持，可以通过节点之间的直接通信达到节点协作的目的。
目前，Ad Hoc网络应用广泛，如无人机队列网络，智能家居网络等，但是这些协议都存在能耗问题，节点在通信时会消耗大量的能量，导致网络寿命短、网络效率低下和通信质量不稳定等问题。
因此，研究Ad Hoc网络的节能问题，提高网络的寿命和效率，是非常有意义和必要的。
二、研究内容：本文将研究基于Ad Hoc网络分群路由协议的节能问题。
分群路由协议是一种常用的Ad Hoc网络路由协议，它将网络节点划分为不同的群组，群组之间通过聚簇头节点进行信息传递，从而实现网络的路由。
本文将针对分群路由协议中的能耗问题进行研究，提出一种基于分群路由协议的节能策略，并通过实验测试，验证新策略的有效性和稳定性。
本文的具体研究内容包括以下几个方面：1. Ad Hoc网络和分群路由协议的研究。
通过对Ad Hoc网络和分群路由协议的理论和实践研究，分析其特点和问题。
2. Ad Hoc网络能耗问题的现状。
通过对已有研究的文献综述，分析Ad Hoc网络能耗的问题现状，衡量网络的节能需求。
3. 基于分群路由协议的能耗优化策略。
提出一种基于Ad Hoc网络分群路由协议的能耗优化策略，在保证网络覆盖率和通讯质量的前提下，降低节点通信能耗。
4. 实验测试和数据分析。
通过实验测试，检验上述节能策略的有效性和稳定性。
三、研究意义：本文研究实现了Ad Hoc网络分群路由协议的能耗优化策略，将能够有效提高网络的寿命和效率，解决能耗问题，为Ad Hoc网络的应用提供基础支撑和技术支持。
Ad Hoc网络节能和多径路由算法研究的开题报告
Ad Hoc网络节能和多径路由算法研究的开题报告尊敬的评委老师们：大家好！我是XXX，今天我将向大家介绍我的开题报告题目，题目为《Ad Hoc网络节能和多径路由算法研究》。
一、研究背景和意义Ad Hoc网络是一种无线自组织网络，由一些没有中央控制的移动节点组成，这些节点通过无线信道进行通信。
Ad Hoc网络具有自组织、易部署、较高带宽等优点，已经广泛应用于战场通信、野外勘测、紧急救援等领域。
然而，在实际应用中，Ad Hoc网络存在能量限制、信号干扰、路径不稳定等问题。
为了解决这些问题，研究如何设计高效的路由算法和能量管理机制变得至关重要。
因此，本研究旨在探讨Ad Hoc网络的能量管理和多径路由算法问题，实现对Ad Hoc网络的节能优化和性能提升。
二、研究内容和方法本文主要研究内容包括：1. Ad Hoc网络能量管理技术：针对Ad Hoc网络中节点能量不平衡的问题，研究如何实现节能管理，延长网络寿命。
2. Ad Hoc网络多径路由算法：研究多径路由算法，避免单一路径的瓶颈问题。
通过多条路径进行数据的传输，提高Ad Hoc网络的传输效率和稳定性。
本文的研究方法包括：1. 文献综述：对国内外Ad Hoc网络多径路由算法和能量管理技术的研究现状进行综述和分析，掌握最新的研究成果和发展趋势。
2. 实验设计：设计实验验证多径路由算法和能量管理技术的性能，并与现有算法进行比较，验证研究成果的正确性和有效性。
三、研究进度和预期目标本研究的主要进度如下：1. 文献综述：2021年1月-2021年2月。
2. 研究Ad Hoc网络多径路由算法：2021年2月-2021年6月。
3. Ad Hoc网络能量管理技术实验设计与实验：2021年6月-2021年10月。
4. 研究结果分析与总结：2021年10月-2022年1月。
本研究的预期目标是：1. 提出一种新的节能管理技术，延长Ad Hoc网络的寿命。
2. 提出一种新的多径路由算法，提高Ad Hoc网络的传输效率和稳定性。
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文章编号：1001-893X（2009）03-0027-05移动Ad Hoc网络节能方案的分析∗王 超1，顾 燕1，许小飞1 ,邢锋2（1. 河海大学电气工程学院，南京 211100；2. 河海大学计算机及信息工程学院，南京 211100）摘 要：对Ad Hoc网络中节能机制进行了分层介绍，详细介绍了目前的路由节能机制，对节能算法进行了分析。
但当前的协议在处理更复杂，拓扑变化频繁的的网络时表现不好。
对当前协议进行跨层设计，以及随着仿生学的发展，将群集智能算法的思想加入到当前无线Ad Hoc网络中成了节能研究发展的新方向。
对当前的蚁群算法进行了详细的研究，并对算法中的不足给出了修改意见。
关键词：无线自组织网；节能机制；路由；蚁群算法中图分类号：TN915 文献标识码：AAnalysis of Power-saving Mechanism in Mobile Ad Hoc NetworkWANG Chao1，GU Yan1，XU Xiao-fei1，XING Feng2（1. Institute of Electrical and Engineering, Hohai University, Nanjing 211100, China;2. Institute of Computer and Information Engineering , Hohai University, Nanjing 211100, China )Abstract：The power-saving mechanisms of Ad Hoc network (MANET) in hiberarchy and current routing power-saving mechanisms and algorithms are described. But these protocols have no good performance at complex or frequent networks. Cross-layer designing and joining swarm intelligence to current MANETs become research directions in this field. The research on ant colony optimization is introduced which is one of the swarm intelligence, and modification about disadvantages is proposed.Key words：MANET；power-saving mechanism；routing；ant colony optimization1引 言Ad Hoc网络是一种对等式网络，网络中的节点没有主次之分。
Ad Hoc网络使用无线通信技术，网络中的节点同时充当主机和路由器的功能，并借助中间节点的转发来实现节点间的通信。
所以，它又被称为多跳无线网或自组织网络。
这种网络特别适合于抢险救灾和军事领域等紧急和突发性较强情况下的通信保障要求。
大多数移动Ad Hoc网络设备是小体积的手持装置，其供电能力极其有限。
当网络中部分节点电量耗尽，不仅致使这些节点本身不能工作，而且有可能影响网络的整体性能。
随着移动终端性能提升和功能加强，对电能的需求不断提高，为了节省能量，硬件设计方面一般都采取了低功耗设计，因此在Ad Hoc网络中采用各种节能机制成为延长其工作时间的一种重要手段。
2 Ad Hoc网络的节能机制无线通信系统的通用协议栈分为7层，协议栈的顶层是应用和服务层，以下层次依次是TCP/UDP∗收稿日期：2008－12－31；修回日期：2009－02－11基金项目：国家大学生创新性实验项目基金资助；河海大学自然科学基金资助项目（2008429011）层、IP层、网络层、数据链路层（包括LLC和MAC 两个子层）、物理层。
协议分层概念为理解一组复杂的协议如何为硬件共同工作而提供强大的通信系统提供了基础。
2.1物理层的节能机制移动节点的功耗是系统硬件直接耗能的结果，所以必须考虑物理层的能量和低功耗操作。
物理层的能量问题集中在两个不同方面:（1）提升电池供电能力；（2）降低移动节点端的能量消耗。
目前主要考虑采用低功耗数字CMOS技术，可变时钟速率的CPU、快速存储器等来节省一部分能量。
2.2数据链路层的节能机制（1）无线网卡动态关闭机制在无线节点所有部件中，无线网卡（Wireless Network Interface Card，NIC）是一个主要的耗能设备，而且它的功率消耗随工作模式的不同而有较大变化。
通常情况下，NIC加电工作时按功率消耗由小到大的顺序有睡眠模式(doze)、空闲模式(idle)、接收模式(receive)以及发送模式(transmit) 4种。
除睡眠模式以外的其它3种模式统称为活跃模式。
根据文献[1]，NIC只有在处于睡眠模式时才能显著降低功率消耗，而当NIC 处于空闲模式时由于它要随时监听信道上传送的报文，工作电路仍然是活跃的，这需要消耗很大一部分功率。
无线网卡动态关闭机制是指当节点既不需要发送又不需要接收时，将无线网卡置于睡眠模式，直到适当时候再唤醒它，以此来节省能量消耗。
（2）发射功率控制机制功率控制机制在保证一定通信质量的前提下，尽量降低信号的发送功率，信号发射功率的降低会导致发送节点的功耗下降，功率控制机制带来的另一个好处是可以提高网络容量。
节点功率控制主要是对节点在MAC层减少数据发射的冲突，避免重传。
节点功率控制主要是对节点在MAC层减少数据发射的冲突，避免重传。
例如，PCMA（Power Controlled Multiple Access）协议[2]具有较好的功率控制，它通过控制节点的发射功率来减少各节点发射数据时的相互干扰，降低网络中冲突数量，减少了节点的能量消耗。
2.3网络层节能机制Ad Hoc网络的功率控制技术也可以通过网络层的功率控制来实现。
移动Ad Hoc网络的最大特点就是网络拓扑结构动态变化，基于网络拓扑的功率控制就是将功率控制和拓扑控制相结合。
通过对网络的拓扑控制，在保证网络连通的前提下，调节各节点功率以实现最大功率利用率。
DPC （Distributed Power Control）是一种分布式功率控制协议，在DPC中，节点首先估计链路上维持可靠通信所需要的功率，然后以此功率发送数据包，同时将此功率值作为链路代价实现搜索路由，依照此机制，发射功率被调节到较好的值，并获得一个较好的网络拓扑。
2.4 路由节能算法可以通过多种方式来确定某路由的耗费，并根据耗费最小的原则来选择路由。
可以考虑的因素有：节点当前的剩余电量、目的节点与本节点之间的距离等。
下面介绍几种较成熟的路由节能思想以及协议。
（1）最小总传输功率路由最小功率传输策略是在发送节点和接收节点之间建立一条总的传输功率最小的路由。
PARO （power-aware routing optimization）是一种最小能量路由算法[3]。
在PARO中，每个节点持续地监听其相邻节点的数据包，估算自身发包到该相邻节点所需的最小发射功率。
如果一个节点监听到一条链路上两个端节点的数据包，该节点就会开始比较，看是目前直接连接所需的发射功率小，还是把自己作为中间节点两跳所需要的发射功率之和小。
如果是后者，该节点就会向这条链路的两个端点主动发出转接请求，要求更新那两个端点的路由表，将自己作为中继节点。
为了防止多个中继请求同时发出，每个请求会根据其节能的程度延后一定的时间。
从仿真的结果看，PARO要比固定发射功率的路由算法节能1/3以上。
在节点移动不太快的情况下，也能维持比较高的发包率。
（2）保护低能量节点路由该思想是平均使用网络中各节点能量，以网络节点电池剩余电量为度量，在路由选择中通过加权值选择的路由尽量保护低能量的节点，尽量延长整个网络的生存时间。
DSRERP（DSR based energy aware routingprotocol）[4]是在DSR的基础上提出的，包括RDRP （request delay routing protocol）和MMRP（maxmin routing protocol）两个能量路由策略。
两种策略都是通过对DSR中路由请求广播的控制，达到保护低能量水平节点的目的。
RDRP中，通过一个和能量相关的延时函数，使能量小的节点在收到路由请求后，等待较长的延时后才发出。
这样该路由请求更可能被其它节点抛弃，通过这种方式，RDRP路由绕过了那些能量偏低的节点。
MMRP在路由请求中加入一个标志节点能量水平的域，每个节点在收到路由请求后，在其中加入自己的ID和当前的能量水平后广播出去，目的节点在收到第一个请求后，设置一个定时器，等待别的路由请求到达，然后综合考虑能量和跳数，选择一条合理的路由。
RDRP是改动最小的能量路由算法，但是在其性能上要略差于MMRP。
研究表明，基于RDRP、MMRP 的网络存活时间都要比DSR长很多，而且在存活期内的总的通信量要比DSR大得多。
上述两种节能路由策略仅针对某个具体的目标，如基于最小传送能量路由只是考虑为每个报文或者每次传送找到一条最小能耗的路径；而基于电池感知的路由则只考虑如何尽量减少较低电量的节能继续为别的节点传送的几率；因此，设计基于最小功率传输和保护低能量节点策略的特点的综合路由协议是当前研究的一个方向。
3节能研究的发展方向随着网络的复杂性增加，传统的节能策略很难能满足网络的需要，于是综合跨层设计和将智能算法加入到网络协议的研究成了当前研究的热点。
3.1综合跨层设计MANET 中的节能问题涉及到网络的各个层次，每一层都可以根据自身的特点和功能设计不同的节能策略，而跨层设计则可以对各层的能量消耗进行联合优化。
目前绝大多数物理层节能机制都已实现，MANET 中进一步节能的关键在于无线协议栈的高层。
当前节能策略主要是基于网络通信协议层，单一对某层实施能量控制，仅做到了局部的能量优化。
Ad Hoc 网络中能量涉及到协议层各层，在将来应将能量有效管理贯穿于整个通信协议层，从总体上控制能量利用以达到节能效果。
文献[5]中基于媒体接入控制的网络性能研究表明：利用跨层设计方法，根据低层信息对网络层的路由机制进行调整可以获得良好的节能效果。
根据这一设计思想，靳辉等针对MANET 提出一种基于能量约束的跨层路由方案[6]，利用MAC 层反馈信息进行路由选择，最小化分组交付所需的发送次数，从而降低网络功耗，提升网络性能。
秦泽民等基于AODV协议提出了一种不依赖于地理位置信息的跨层功率控制策略PBAODV[7]，理论分析和仿真试验表明，在不降低网络性能的情况下，协议有效地节省了能量消耗，提高了通信终端的生存时间。