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路由协议的调查和地理路由协议在MANET中使用全球定位系统(GPS)

(Sanjeev沙玛* 1辛格和桑杰2
  1. RGTU,博帕尔议员煤斗IT部门IT部门
  2. RGTU,博帕尔米。P M.Tech。学者
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文摘

无线协会在这个网络是高度误差水平,通常会下跌由于节点的移动性,干扰和更少的基础设施。因此,在MANET路由是一个关键的任务由于高度动态的环境。近年来,几种路由协议提出了移动ad hoc网络,其中最突出的是安全域,AODV和托。综述论文概述了这些协议的展示他们的特点、功能、优点和局限性,然后让他们的比较分析来分析其性能。目的是使观察如何可以提高这些协议的性能。有限的电池能量是一个重要的考虑在Ad - hoc网络的有效运行。我们提出一个称为协议能源储蓄的地理路由协议(ESGRP)使用GPS提供成本较低的能量有效的路由解决方案。与点对点通信在MANET中使用全球定位系统(GPS)。我们协议的执行评估同意用一个统计由数据动态源路由(域)和特别的按需距离矢量(AODV)协议。现有的协议分析展览一个明显的优势。

关键字
路由协议,GPS-free定位,流动性,马奈。

介绍
在MANET中,每个节点作为一个路由器和作为一种主机&甚至网络的拓扑结构也可能迅速改变。移动Ad Hoc网络(MANET)是编制种无线移动节点与对方没有联邦政府直接或建立通信。在MANET的一些挑战包括:
1)未选定的路由
2)多播路由
3)动态网络拓扑
4)速度
5)更新频率或网络开销
6)可伸缩性
7)基于移动代理的路由
8)的服务质量
9)节能/权力意识到路由
10)安全路由

相关工作
基于位置的路由转发数据包到目的地的位置或接近的位置。定位路由算法消除一些架构的局限性路由通过使用额外的信息。他们要求参与节点的物理位置信息是可用的。每个节点确定自己的位置通过使用或其他类型的定位服务。位置服务发送者使用的包来确定目标的位置。GPS使用卫星作为参考点来有效地计算地面节点的位置。现实世界的一些GPS的应用程序包括位置估计、跟踪、导航地图和提供定时服务。使用全球定位系统(GPS),一个节点必须配备GPS接收器负责评估节点的绝对位置在全球坐标系统。虽然GPS可以提供范围广泛的定位服务,它不是一个完全可行的解决方案为ad hoc网络由于其额外的硬件支持,成本和功耗。各种路由协议旨在本地化的特设网络不支持GPS(1、3、5、6、7]提出了。 Some techniques use GPS but for very few nodes. These nodes are often referred as anchor nodes or reference nodes. Both of these type of localization i.e. „Completely GPS Free Localization [1], [3], [5], [6], [7] etc or „Using Very Few Anchor Node‟ [2], [8], [14], provide techniques to localize the network in a GPS Less or GPS-Scarce area. The GPS-less localization approaches establish a virtual coordinate system and try to localize the network in that coordinate System. These coordinate system are established on the basis distance measurement [1, 6] (using ToA or AoA) or on the basis of hop count [5, 7]. But the problem with this coordinate system is that the exact physical position of the nodes cannot be determined in the absence of GPS. In paper [1], nodes can measure relative distances from neighbours using the method called Time of Arrival (ToA) mobile nodes estimate their positions. AOA (Angle of Arrival) and other approaches are also used for calculating position of the node [2]. Only a fraction of the nodes have positioning capabilities through GPS. However, each node will be able to calculate the position and orientation. Nodes are required to have compass to compute the AoA. A localization procedure is proposed in [3] which is mainly designed for completely GPS-free and mobile environment. The network nodes do not need to calculate their position with respect to any anchor node. A local network coordinate system is formed in absence of GPS. This localization is based on directional neighbours localization. This algorithm runs on a fairly large or small and mobile environment.

路由协议
需要路由协议数据包需要传输到目的地时通过的节点数量和许多路由协议提出了这样的特设网络。这些协议找到一个数据包交付和交付数据包路由到正确的目的地。路由协议的各个方面的研究多年来一直是一个活跃的研究领域。已经提出许多协议保持应用程序和类型的网络视图。基本上,路由协议大致可分为两种类型如表驱动协议或主动的协议(a)和(b)按需协议或反应性协议
表驱动或主动的协议:表驱动路由协议中每个节点维护一个或多个表包含路由信息网络中其他节点。所有节点继续更新这些表保持最新的网络视图。一些现有的表驱动或主动的协议:DSDV [6], [19], DBF [7], GSR [24], WRP[23]和ZRP [28], [13], [33]。
在需求或活性协议:在这些协议中,在需要时创建的路线。当发生传播从来源到目的地,它调用路由发现过程。路线仍然有效,直到目标实现或直到不再需要的路线。一些现有的按需路由协议:域[8],[9],AODV[4],[5]和托[26],[27]。本研究论文的重点集中在对需求的调查和比较各种/活性协议如安全域,AODV和托,因为这些是最适合特设网络。接下来的小节描述了这些协议的基本特征。

动态源路由(8、9)
动态源路由(域)是一个特设路由协议基于的理论基于源代码的路由,而不是表格。这个协议是source-initiated而不是敌手。这是特别设计用于多跳无线ad hoc网络的移动节点。基本上,安全域协议不需要任何现有的网络基础设施或政府,这使得网络完全自组织和自配置。这个协议是由两个基本部分的路由发现和路由维护。每个节点维护一个缓存存储最近发现的路径。当一个节点要发送一个数据包到一些节点,它首先检查缓存中的条目。如果有,那么它使用路径传输数据包并附上对数据包的源地址。如果不是在缓存或缓存中的条目过期(因为长时间的闲置),发送方广播一个路由请求包所有的邻国要求到目的地的路径。发送者将等待发现的路线。 During waiting time, the sender can perform other tasks such as sending/forwarding other packets. As the route request packet arrives to any of the nodes, they check from their neighbor or from their caches whether the destination asked is known or unknown. If route information is known, they send back a route reply packet to the destination otherwise they broadcast the same route request packet. When the route is discovered, the required packets will be transmitted by the sender on the discovered route.
还一个条目在缓存将插入为将来使用。节点也将保持条目的时代信息,知道缓存是否新鲜。当一个数据包接收到任何中间节点,它首先检查是否包意味着本身。如果是本身(即中间目标节点),接收到数据包否则同样将使用连接的路径转发数据包。因为在临时网络,任何链接随时可能会失败。因此,路由维护过程也将不断监测和通知节点如果有任何失败的道路。因此,节点将改变路由缓存的条目。

福利和安全域的局限性
域的协议的一个主要好处是,不需要保持给定的数据包路由表,路由的数据包报头中包含的整个路线。安全域协议的局限性,这不是可伸缩的大型网络,甚至需要更多的比大多数其他协议处理资源。基本上,为了获得路由信息,每个节点必须花很多的时间来处理任何控制数据接收,即使这并不是预期的接收者。安全域的流程图[17]协议下面:
Adov(临时按需距离矢量)[4],[5]AODV是一个变动的Destination-Sequenced距离向量(DSDV)路由协议是基于DSDV和安全域。它旨在最小化系统广播其极端的要求。它不会维持航线从网络中的每个节点到其他节点,而他们,在需要的时候被发现和维护只需要只要他们。AODV算法的关键步骤的建立单播路由如下所示。

路由发现
当一个节点需要发送一个数据包到目的节点,路由表中的条目检查以确保是否有目前的路线,目标节点。如果有,将数据包转发给适当的下一跳向终点。如果它是不存在的,路由发现过程开始。AODV发起一个路由发现过程使用路由请求(RREQ)和路由应答(RREP)。源节点将创建一个RREQ包包含它的IP地址、当前序列号,目的地“IP地址,目的地”最后序列号和广播ID。广播ID是源节点发起RREQ每次递增。基本上,序号用来确定每个数据包的及时性和广播ID和IP地址一起构成RREQ的惟一标识符,惟一地标识每个请求。请求被发送使用RREQ消息和信息与创造RREP路线发回的消息。RREQ的源节点广播数据包邻国,然后设置一个计时器,等待回复。处理RREQ,节点设置反向路由条目的源节点路由表。这有助于知道如何向前RREP源。 Basically a lifetime is associated with the reverse route entry and if this entry is not used within this lifetime, the route information is deleted. If the RREQ is lost during transmission, the source node is allowed to broadcast again using route discovery mechanism [34], [35].
托(临时命令路由协议)[26],[27]托是一个分布式的高度自适应路由协议设计在一个动态的多次反射网络。托使用任意高度参数来确定方向的任意两个节点之间的联系对于一个给定的目的地。因此,存在多个线路经常对于一个给定的目的地,但是他们都没有一定的最短路线。
启动路由,节点广播数据包查询其邻国。这个查询的方法是通过网络重播尚,直到它到达目的地或一个中间节点,路由到目的地。收件人查询包然后广播更新包的高度对目的地列表。当这个数据包传播网络中,每个节点接收到更新包它的高度设置为一个值大于高度的邻居收到更新。这创建一系列的影响直接的链接的原始发件人查询包最初生成的节点更新包。时发现的一个节点,路由到目的地是不再有效,它将调整其高度,这样它将是一个局部最大值对邻国然后发送更新包。如果没有邻居节点有限的高度对目的地,那么节点将试图发现新的路线如上所述。当一个节点检测到网络分区时,它将生成一个明确的包,结果重置路由的特设网络。的流程图[17]托协议下面:

性能指标
有许多定性和定量指标可以用来比较被动的路由协议。大多数现有的路由协议确保定性指标。因此,以下不同的量化指标被认为是使这些路由协议仿真的比较研究。
1)路由开销:这个指标描述了有多少路由数据包路由发现和路由维护需要,以传播数据包发送。
2)平均延迟:这个指标代表平均端到端延迟和表示用了多长时间一个数据包从源到目的地的应用程序层。它是用秒。
3)吞吐量:这个指标代表的总数比特每秒转发到更高的层次。它是用个基点。它也可以被定义为总实际上接收机接收来自发送方的数据量除以时间由接收机获得最后一个包。
4)媒体访问延迟:时间节点访问媒体开始包传输称为媒体访问延时。每个数据包的延迟记录发送到物理层时第一次。
5)包交货率:传入的数据包的数量之间的比例和实际收到的数据包。
6)路径最优:这个指标可以被定义为不同的路径实际上采取最好的路径一个数据包到达目的地。

权力意识到指标
移动ad hoc网络的路由问题变得困难,因为节点移动性。由于移动节点的性质,需要频繁的拓扑更新导致更高的消息开销,从而导致更多的能源消耗。主要性能指标广泛应用于网络的端到端吞吐量和延迟。他们属于一个小的指标在不同路由协议用于确定最优路径。旁边,链接质量和位置稳定其他性能指标,这些指标影响协议的设计和需要优化,平衡它们之间的权衡。这些指标可以有负面影响在某些节点的网络通过选择几个路径。当能量指标用于路由协议的设计最终目标是维护网络连接和扩展直到分区。一些能源利用指标,导致节能路线,[29]:

 Minimize Energy consumed/packet
节约能源,消耗的能量通过遍历所有数据包从源节点到目标节点需要最小化。即数据包消耗的总能量时,从每一个节点的路由上到下一个节点应该是知道的。一个包是作为能源消耗:
(1)节点需要最小化。即数据包消耗的总能量时,从每一个节点的路由上到下一个节点应该是知道的。一个包是作为能源消耗:
,心肌梗死可在路由节点,而T表示能源消耗在发送和接收数据包一跳。然后,最低E所有数据包。然而,这个指标存在缺点的节点往往有广泛不同的能源消耗一些节点配置文件导致早期死亡。

最大化网络分区
对于一个给定的网络拓扑结构,删除节点的最小设置将导致网络分区。因此,节点之间的路由过程必须把工作最大化网络的生命周期。然而,这个指标是极其困难的,只要找到优化分区网络的节点是不平凡的,“负载均衡”问题是一个np完全问题。

Minimize Variance 节点 能力 的 水平
这个指标可以确保网络中所有节点保持尽可能长时间一起启动并运行。通过使用路由过程来实现目标,每个节点发送数据包通过最少的一个邻居等待发送的数据包。通过这种方式,网络的交通负载与每个节点的节点之间共享相同数量的数据包传送。因此,每个节点在传输过程中花费大约相同数量的电力。

Minimize Cost/Packet
对于这个指标,选择路径,这样它不包含节点和枯竭的能源储备。换句话说,这个指标是测量的能力或水平的电池容量剩余的节点,这些节点的低价值这个指标并不选择(不必要)路线。这个指标被定义为发送一个数据包的节点的总成本,从而可以用来计算剩余的力量。给出的成本是:(2),xi代表了节点的总能量消耗我到目前为止和f的函数表示成本。然后计算最低C所有数据包。

 Minimize Maximum Node Cost
这个指标发现成本的最小值从一个列表中通过一个节点路由数据包。成本本身价值最大化的成本路由数据包在一个特定时间。这个指标的方程是:
最小化Ĉ(t), t > 0,,Ĉ(t)表示最大的Ci (t)和Ci (t)是通过节点路由数据包的成本我在时间t。

5。节能特设路由协议
不同的路由协议开发建立一个正确的和有效的一对节点之间的路由。但是由于每个节点的可用能力有限,所选择的路线不能保持很长一段时间。为了实现这一目标,节点能量最小化时不仅在积极沟通,还都处于不活跃状态。
两种方法来减少主动通信能量是:
传输功率控制方法和
b。载荷分布的方法。不活动期间和最小化能源[40]使用的方法
C。睡眠/省电模式

Transmission Power Control Approach
当一个节点“无线电传输功率是可控的,他们直接通信范围以及近邻的数量也可调。而强大的传动功率增加了传播范围和降低了跳数到目的地,较弱的传动功率使得拓扑结构稀疏,可能导致网络划分和高的端到端延迟由于较大的跳数。有主动研究拓扑控制的MANET通过传动功率调整[41,主要目标是维护一个连接使用最小功率拓扑。节能路由协议基于传输功率控制找到最好的路线,最小化之间的总传输功率源目的地[34]。
流增强路由(远)[35]协议假定一个静态的网络,发现一对给定的源目的地的最优路由路径最小化链接成本之和最小成本路径和选择路径。在线不等式路由(石)等提出的节能路由协议的无线自组网的[36]]分散在大的地理区域来支持应用程序的消息序列是未知的。这个协议优化网络的生命周期以及各个节点的寿命最大化最小残余力量,这有助于防止发生超载节点。节能局部路由(PLR)协议[21]是一个本地化,完全分布式能源利用路由算法。它使用一个假设,即源节点的位置信息是其邻国和目的地。PLR相当于知道成本从源节点到邻国的联系,一直到目的地。基于这些信息,源不能找到最优路径但选择下一跳的目的地的整体传动功率最小化。最低能量的主要目的路由(MER)协议[16],[17]不是提供节能路径,而是为了使给定的路径节能通过调整传动功率足够到达下一跳节点。最小的共同力量(COMPOW)协议[18]提出了一种简单的解决方案保持沟通任何一对节点之间的双向性马奈。节能路由(PAR)[33]最大化网络的生命周期,最大限度地减少能耗通过选择更稳定和更少的拥挤的路线在源目的地路由建立过程中,实时和非实时交通转移,因此提供节能路线。

结论
在这个研究论文,已经努力专注于各种需求的比较研究和性能分析/被动路由协议(安全域,AODV和托)的基础上,上述性能指标。已经观察到,所有协议的性能在稀疏学习几乎是稳定的较低的介质流量。ESGRP执行更好的包交付由于使用非循环图选择更好的路线。评价预测,尽管稍微开销在某些情况下安全域和AODV优于托在所有情况下。进一步得出结论,由于动态变化的拓扑结构和基础设施较少,分散的特点,安全意识和权力在移动ad hoc网络很难实现。因此,安全性和权力意识机制应该为各种各样的内置特性基于ad hoc网络的应用程序。也点对点通信在MANET中使用全球定位系统(GPS)。这项研究的重点是对这些问题在我们未来的研究工作和努力将提出一个解决方案在Ad Hoc网络路由安全的解决这些核心问题和权力意识/节能路由。

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