基于能量感知的最小能量动态源路由
摘 要：在MANET中节点必须依靠可携带的有限电源供电，为了尽可能延长节点及网络的寿命， 节能方法一直是专业人员致力研究的问题。基于能量感知的最小能量动态源路由协议是针对最小能量动态源路由协议提出来的。引入能量感知策略就是使路径的剩余能量成为主要的度量指标来选取最佳路径，选择剩余能量最大的路径转发数据，并且减少节点能源的浪费和过度使用等问题。
关键词：MANET；最小能量动态源路由；能量感知
移动Ad hoc网络MANET(Mobile Ad hoc Networks)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，MANET广泛应用于野外考察、作战现场、灾难救助等场合。MANET中的节点一般通过电池供电，而目前电池容量有限。另一方面，随着网络终端性能的提升、功能的不断加强，产生的能耗会越来越大，对能源的要求也会越来越高，能量问题可能成为Ad hoc网络广泛应用的瓶颈，从而使得节能策略成为当前一个研究热点。
传统路由协议都使用一组度量指标来寻找维护最佳路径，最常用的度量指标是最少跳数。然而这个指标没有考虑节点和网络的耗能和寿命问题，可能导致节点能源的浪费和过度使用等问题，最终使得节点和网络的寿命严重下降。
动态源路由(DSR)[1]协议在转发数据时，使用最少跳数的路径进行数据转发。在发射器以固定能量水平发送的Ad hoc网络中，DSR协议并没有考虑路径的剩余能量。由于DSR协议始终选择最少跳数的路径进行数据转发，因此在最少跳数路径上的节点被过度使用的可能性很大。节点的过度使用极易使节点死亡造成网络发生分割，缩短网络的使用寿命。
最小能量动态源路由MEDSR(Minimum Energy Dynamic Source Routing)[2]协议除了发射器的能量水平可调整外，其余的都与DSR协议相同，所以MEDSR协议也有DSR协议所面临的问题。
本文针对DSR协议和MEDSR协议在节能策略方面存在的缺陷，以减少节点的过度使用和延长网络生存时间为设计目标，以MEDSR路由协议为基础，提出了一种基于能量感知的最小能量动态源路由协议。引入能量感知策略就是使路径的剩余能量成为主要的度量指标来选取最佳路径。通过在路由发现过程中动态地进行路径剩余能量的计算，选择剩余能量最大的路径转发数据，与传统的按需路由协议相比，大大减少了节点的过度使用，延长了网络的生存时间。
1 相关算法
最小最大链路功率路由协议(MLRP)算法旨在寻找一条低功率的路由，其中每个节点都能根据自己要进行通信的邻近节点自适应地调整发射功率。在此算法中，路由寻找的发起者决定转发RREQ请求的中间节点的统一发射功率，当路由建立尝试失败时，能相应地减小此功率值。因此，此路由进程主要考虑最小化每个参与节点消耗的能量，以及减小所选路径消耗的能量。最小电池开销路由(MBCR)[3]算法中定义了节点电池开销函数，从而计算出包含n个节点的路径m的总电池开销，而最大剩余电池能量的路径即是拥有最小电池开销的那条路径。有条件最大最小电池容量路由(CMMBCR)算法[4]也是对MBCR的改进，设计CMMBCR的出发点是能够使整个网络的生命周期最大，同时又公平地使用每个节点。其基本思想是首先找出从源节点到目的节点的所有电量充足的路径(即路径上的所有节点都具有大于某个阈值(0~100)的剩余电量)，然后从中选择出总传输能量最小的那条路径作为路由选择的最终结果。
2 最小能量动态源路由(MEDSR)
2.1 最小能量路由协议的背景
传统的路由协议都是采用固定的发射功率进行数据包的转发，由于节点发射功率的大小直接影响到邻近节点的通信，发射功率太小虽然可以相对减少能量消耗，但是有可能使得两个节点的通信无法进行；发射功率太大虽然可以保证两个节点之间的通信，但是有可能会影响其他节点的通信。
发射功率水平过高或者过低都会严重影响网络的连通性，在保证节点通信成功的情况下，采用最小发射功率水平不仅可以保证网络的连通性，而且还减少节点的能量消耗。
2.2 最小能量动态源路由简介(MEDSR)
