方胜吉

摘要 人们通常希望移动设备在接入网络中的工作时间越长越好。但是，一方面，由于Ad Hoc网络中的移动节点只能使用容量有限的电池供电，大幅度提高电池的单位容量从技术方面来说比较困难;另一方面，随着网络终端性能的提升、功能的加强，设备硬件自身产生的能耗会越来越大，对能量的需求也越来越高。因此，采取各种节能机制就成为了延长移动设备在Ad Hoc网络中工作时间的一个主要手段，也是本文研究的主要内容。

【关键词】Ad Hoc 节能机制 节能策略

1 Ad Hoc网络节点能耗分析

移动Ad Hoc网络中的无线节点由网络接口和内部器件这两部分组成，这两部分在数据传输时分别有各自的能量消耗，即通信能耗和内部器件工作处理能耗。2002年，DeborahEstrin在Mobicom国际会议上做的特邀报告中指出，所谓节点的能耗，与网络规模有关，大范围的网络中，消耗主要是通信能耗;小范围的则是以内部的相关零部件的工作能量消耗为主体。

一般情况下有4种工作模式（无线接口设备类），如果按照能量消耗的多少，从低到高可分为：睡眠、空闲、接收和发送，除去第一种外称为活动状态，活动状态下的节点有一个特点，那就是对在信道上的传输的数据，会随时做出反应，而非活动状态的节点，是在设计中融入了节能的因素。

在Ad Hoc网络中，节点即使处于空闲状态，它的能耗也是很大的，基本与接收状态相当。这是由于设备中无线网卡在空闲状态虽无数据发送，但是需要时刻监听信道，并对发送给本节点的数据做出反应。所以，只有节点处于睡眠状态下才能保证节点能耗最低。

2常见的Ad Hoc节能措施

2.1网络层处理策略

该层的节能办法主要从两方面入手：

（1）功率因素，我们要在路由协议中有所参考;

（2）通过修改路由协议影响路由路径，延长网络寿命。

功率控制是Ad Hoc网络的一种节能方式，为了使整个网络的节能效果得到明显的上升，我们可以选择动态的调整路由器对路径的选择方式以及整个网络铺设的拓扑结构，从而降低通信节点的发射功率。目前，通过修改路由协议延长网络寿命的研究很多，以下给出的几种节能策略均属于该方向：

（1）能量均衡策略：以网络节点电池剩余电量为基准，均衡使用网络中各节点能量，路由选择时尽量避免低能量的节点，尽可能延长网络生存时间。

（2） MBCR策略：路由上所有节点剩余能量之和称为节点剩余总电量，并将其作为度量标准，而从出发点到目的地所经过的节点，需要由剩电量最多的点形成。

（ 3）MMBCR策略先找到最小电量的点，以此为标记，再找与其相关联的最大能量节点为路径选择。

（4） CMMBCR： 一种综合MBCR和MMBCR产生的策略，就是预先设置一能量阈值，节点上的能量剩余值与阈值比较，大于时，就使用MBCR;否则就用MMBCR.。

2.2 MAC层节能策略

目前，针对MAC层能耗问题的研究很多，本文着重介绍此类研究中比较集中的两种机制。

2.2.1功率控制

在Ad Hoc中，能量消耗，主要体现在数据传输，而消耗最大的就是节点发送。所以，降低节点发送功率，减轻节点间的相互影响和冲突，是一种有效的降耗办法。

功率控制又可分为两种，一个是以网络拓扑结构为基础的整体控制，通过调整整个节点的功率，实现功率利用率最大化;另一种是以单节点为基础的局部控制，主要以节点间距离和噪声为依据，来控制发射功率，从而实现信道复用与节能。

2.2.2无线网卡动态关闭机制

无线网卡动态关闭机制就是尽量使节点处于睡眠状态，这样做可以减少节点空闲侦听及串音状态的能耗。网卡的关闭策略，在不同的协议间，在不影响全网性能的情况下，基本都使用同一种方法，就是尽可能长时间休眠。无线网卡关闭机制一般可分为

报文时间复合、时间驱动和报文驱动是无线网卡常见的三种关闭机制，它们各有优缺点，可根据具体的网络环境分别使用。报文驱动机制在负荷较大的网络中使用效果较好，这是由于此时进入睡眠状态的节点较多，节能效果较明显;时间驱动机制与之相反，适用于负荷较小的Ad Hoc网络中，这是由于在小负荷网络的每一个beacon周期中，网络的流量较小，无用的节点均在睡眠，所以，效果较好。

2.3越层处理策略

为了取得更多的信息来决定操作动向，越层协议一般都会被设置在MAC层上，在这层上，更方便根据网络层传来的路由信息做出相应处理，SPAN、GAF、PARO、COMPOW等都是此类的协议。

目前，越层策略主要分为两种，一种是通过让无任务的节点进入睡眠，实现节能，只留下部分节点来转发报文的“保留联通主干”的机制;另一种就是按需节能机制，它针对在网络中并非所有情况下都需要全局连通性这一情況提出的，避免了连通集中存在大量与通信无关的节点，造成的不必要的能耗。

3结束语

本文首先分析了Ad Hoc网络中节点的能量消耗特性，然后，介绍了Ad Hoc网络中的主要节能策略，包括网络层节能策略、MAC层节能策略及跨层节能策略，为Ad Hoc网络节能提供参考。

参考文献

[1]赵迪.Ad Hoc网络路由协议性能研究与AODV协议的优化[D].西南交通大学，2009.

[2]曾静.移动Ad hoe多播中的节能技术研究[D].吉林大学，2007.

[3]李娜，王文艳，王东，节点密度对优化AdHoc网络生存期的影响的研究[J].云南民族大学学报，2010.