為了進(jìn)一步提高3維無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸效率,減少節(jié)點(diǎn)能耗,提出1種基于能效角度的路由（EEAR）:從最優(yōu)選擇轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的角度構(gòu)建路由,利用角度構(gòu)建候選轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)集;然后計(jì)算候選轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)集內(nèi)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)重值,該權(quán)重值融入節(jié)點(diǎn)剩余能量和距離信息,剩余能量更多、離信宿更近的節(jié)點(diǎn)權(quán)重更大,則成為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的概率更高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,提出的EEAR路由能夠降低能耗,并提高數(shù)據(jù)包傳遞率。 

【文章來(lái)源】：導(dǎo)航定位學(xué)報(bào). 2020,8(05)CSCD

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【部分圖文】：

初始錐角的調(diào)整

114導(dǎo)航定位學(xué)報(bào)2020年10月轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，并由此節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。令jW表示節(jié)點(diǎn)j融合了剩余能量和距離信息的權(quán)重，其定義為r1,jjijiWEDjN（5）式中：rjE為節(jié)點(diǎn)j的剩余能量；ijD為節(jié)點(diǎn)j離源節(jié)點(diǎn)i的距離；為控制rjE和ijD對(duì)jW影響的權(quán)重系數(shù)，且0,1。計(jì)算i內(nèi)的節(jié)點(diǎn)權(quán)重值后，再依權(quán)重設(shè)置定時(shí)器。權(quán)重值越大，定時(shí)時(shí)間越短。一旦定時(shí)完畢，且未監(jiān)聽(tīng)到節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，就立即轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。令jT表示節(jié)點(diǎn)j的定時(shí)時(shí)間，即01jjTTW（6）式中：為向下取整數(shù)；T0為基本的定時(shí)時(shí)長(zhǎng)。在定時(shí)期間，監(jiān)聽(tīng)到有其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)了數(shù)據(jù)包，就停止定時(shí)，并放棄轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。整個(gè)過(guò)程如圖2所示。圖2轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流程1.5路由空洞的處理在節(jié)點(diǎn)稀疏環(huán)境，可能會(huì)出現(xiàn)i內(nèi)沒(méi)有節(jié)點(diǎn)，即i，這說(shuō)明源節(jié)點(diǎn)i遭遇路由空洞，在這種情況下，就調(diào)整錐角，調(diào)整的步長(zhǎng)為1，即01，0為初始錐角，如圖3所示。圖3初始錐角的調(diào)整每次調(diào)整后，判斷i內(nèi)是否為空。若為空，繼續(xù)調(diào)整。2實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析2.1仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境為了更好地分析EEAR路由性能，利用面向?qū)ο蟮哪K化離散事件仿真工具(objectivemodularnetworktestbedinC++，OMNET++)軟件建立仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[13]，OMNET++可以用來(lái)仿真任何離散事件系統(tǒng)。圖4顯示了OMNET++運(yùn)行的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，主要由用戶接口、模型元件庫(kù)、仿真模型等組成，其中仿真模型包含一些常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、通信模型。圖4OMNET++運(yùn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)在300m300m300m區(qū)域隨機(jī)部署100~500個(gè)節(jié)點(diǎn)和1個(gè)

第5期丁凰，等.無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)優(yōu)化的多跳路由115圖5數(shù)據(jù)包傳遞率從圖5可知，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)為100時(shí)，數(shù)據(jù)包傳遞率越低。原因在于：100個(gè)節(jié)點(diǎn)無(wú)法形成連通網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)處于斷裂狀態(tài)，只有極少的數(shù)據(jù)包能夠成功傳輸至信宿。隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加，數(shù)據(jù)包傳遞率快速上升，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)增加至300時(shí)，EEAR路由的數(shù)據(jù)包傳遞率達(dá)到100%。但是，RTGR和AVHR路由的數(shù)據(jù)包并沒(méi)有達(dá)到100%。這也說(shuō)明，EEAR路由的數(shù)據(jù)包傳遞率的性能優(yōu)于RTGR和AVHR路由。2.3能耗用節(jié)點(diǎn)平均剩余能量率作為表征網(wǎng)絡(luò)能耗的性能指標(biāo)，節(jié)點(diǎn)平均剩余能量率等于節(jié)點(diǎn)的剩余能量與初始能量之比的平均值。節(jié)點(diǎn)平均剩余能量率越高，網(wǎng)絡(luò)壽命越長(zhǎng)，而傳輸數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)消耗了節(jié)點(diǎn)大部分能量。圖6顯示了3個(gè)路由的節(jié)點(diǎn)平均剩余能量率。圖6節(jié)點(diǎn)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(guò)快，原因在于：RTGR路由產(chǎn)生了太多冗余數(shù)據(jù)包，而EEAR路由通過(guò)選擇最優(yōu)的下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，減少路由重傳次數(shù)，降低節(jié)點(diǎn)的能耗。2.4流量流量是指在仿真過(guò)程中所傳輸?shù)目偟臄?shù)據(jù)包數(shù)。因?yàn)閿?shù)據(jù)包產(chǎn)生率是固定的(每個(gè)源節(jié)點(diǎn)每秒產(chǎn)生2個(gè)數(shù)據(jù)包)，所以網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所傳輸?shù)目偟臄?shù)據(jù)包數(shù)是固定的。流量越大，表明路由開(kāi)銷越大，冗余數(shù)據(jù)包數(shù)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(diǎn)數(shù)變化情況從圖7可知，RTGR路由的流量最高，且隨節(jié)點(diǎn)數(shù)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(shù)據(jù)包的傳輸次數(shù)，而EEAR路由和AVHR路由的流量隨節(jié)點(diǎn)數(shù)增加而保

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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