MANET中基于電池模型的速率選擇技術(shù)的研究.pdf

1、在無線Ad Hoe網(wǎng)絡(luò)中，為了實(shí)現(xiàn)服務(wù)的移動(dòng)性，節(jié)點(diǎn)大多采用電池供能。而電池的容量有限，因此所能提供的能量也十分有限，并不能完全滿足用戶的期望。為了解決這個(gè)問題，一般采用兩種方案：(1)擴(kuò)大電池的容量(即延長待機(jī)時(shí)間)；(2)采用節(jié)能技術(shù)，減小電池能耗速度。實(shí)際上，電池研究在近幾年取得了很大的進(jìn)展，各大電池生產(chǎn)商陸續(xù)推出了各種體積小、容量大的新型電池。但是，由于受限于材料科學(xué)的發(fā)展，相同重量電池所能攜帶的電量已經(jīng)很難在短時(shí)間內(nèi)再有突破性

2、提高。因此，采用節(jié)能技術(shù)將是解決這一矛盾的現(xiàn)實(shí)、可行的方法。此外，在許多應(yīng)用中，更換電池或給電池重新充電是不現(xiàn)實(shí)的(如軍事應(yīng)用)。因此，如何有效地、科學(xué)地使用有限的能量成了Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中最為關(guān)鍵的技術(shù)之一。 在為Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)節(jié)能方案的過程中，為供能電池建立一個(gè)科學(xué)、合理的放電模型極為重要。電池是一種能量轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)存的裝置，它主要通過化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能或物理能轉(zhuǎn)化為電能。大量研究表明，在實(shí)際應(yīng)用中，電池的放電過程具有非

3、線性特征。一般而言，在放電后期，電池進(jìn)入“疲勞期”，除了正常供能外，電池還存在額外的放電損耗(Discharging Loss)；不過，如果電池放電完畢后留有空閑時(shí)間段，電池會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)入“自恢復(fù)”狀態(tài)，這部分額外耗散的能量可以在這一過程中得到恢復(fù)。 本文首先建立了一個(gè)新的數(shù)學(xué)模型來為描述電池在放電過程中的非線性特性，尤其是電池能量的額外損耗現(xiàn)象。與已有的模型相比，該模型不僅能較為準(zhǔn)確地計(jì)算出在一段時(shí)間內(nèi)電池能量的額外損耗量，還具有

4、計(jì)算復(fù)雜度低、計(jì)算開銷小等特點(diǎn)，在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中具有很強(qiáng)的實(shí)用性。 在充分考慮電池的非現(xiàn)性放電特性的基礎(chǔ)上，本文還提出了一種新的節(jié)能方案：基于電池模型的速率選擇機(jī)制，即節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、節(jié)點(diǎn)的剩余能量以及供能電池的自恢復(fù)速度等特性來選擇一個(gè)最優(yōu)的傳輸比率值，使得完成當(dāng)前傳輸所耗用的節(jié)點(diǎn)或鏈路的能量最小，從而達(dá)到節(jié)省能耗、延長網(wǎng)絡(luò)壽命的目的。仿真結(jié)果表明，本文提出的速率選擇算法具有完全分布式的特點(diǎn)；同時(shí)