一種基于微型無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )的路由算法

　　2 MSAODV 路由算法的基本思想與算法原理

　　2.1 路由算法的基本思想

　　在研究了 AODV 路由協(xié)議之后,本文提出了一種全新的路由算法,這種路由算法適合在 微型無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )上使用,又由于是基于AODV 路由協(xié)議之上,故稱(chēng)之為MSAODV(Micro- Sensor Ad-hoc On-Demand Distance Vector Algorithm)路由協(xié)議。

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )與傳統無(wú)線(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )有區別,無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )最關(guān)心的是整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的成 存周期,而傳統無(wú)線(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)主要關(guān)心的是網(wǎng)絡(luò )拓撲
網(wǎng)絡(luò )拓撲

　　通常將網(wǎng)絡(luò )中的主機、終端和其他通信控制與處理設備抽象為結點(diǎn)；將通信線(xiàn)路抽象為線(xiàn)路，而將結點(diǎn)和線(xiàn)路連接而成的幾何圖形稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構。網(wǎng)絡(luò )拓撲結構可以反映出網(wǎng)絡(luò )中各實(shí)體之間的結構關(guān)系。

變化情況下可靠傳輸質(zhì)量。微型無(wú)線(xiàn)傳感 器網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)具有體積小,功耗小,通信距離短等特點(diǎn),他們應用的場(chǎng)合非常廣泛,像戰場(chǎng)敵 方信息采集,森林火災監控等,這些場(chǎng)合往往是一些無(wú)人區,傳感器節點(diǎn)拋撒到這些地方再回 收的可能性非常小,所以節點(diǎn)的功耗決定了他的使用時(shí)間。針對這些特點(diǎn),MSAODV 路由算 法采用了按需查詢(xún)方式,他簡(jiǎn)單實(shí)用,易于擴充,協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)小,應用了這種路由算法傳感器節點(diǎn) 大部分時(shí)間都可以處在睡眠狀態(tài),這樣就延長(cháng)了節點(diǎn)的使用時(shí)間,適合無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的使用 環(huán)境。

　　2.2 MSAODV 路由算法原理

　　MSAODV 路由協(xié)議算法是在A(yíng)ODV 路由協(xié)議的基礎上改進(jìn)演化而來(lái)的,他繼承了AODV 路由算法的許多特點(diǎn),但是又與AODV 路由協(xié)議算法有所不同。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的體 系結構將有助于設計MSAODV 路由協(xié)議算法,圖1 顯示了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的體系結構。

　　MSAODV 路由算法同樣假設網(wǎng)絡(luò )中的所有鏈路都是雙向對稱(chēng)的,即某個(gè)源節點(diǎn)通過(guò)一 條路由可以到達無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中的某個(gè)目的節點(diǎn)時(shí),該目的節點(diǎn)同樣也可以通過(guò)這條路由的反向 路由回到源節點(diǎn)。MSAODV 路由協(xié)議同樣是一種按需的距離向量路由協(xié)議,具有按需路由協(xié) 議的特點(diǎn),網(wǎng)絡(luò )中的每個(gè)節點(diǎn)在需要進(jìn)行通信時(shí)才發(fā)送路由分組,而不會(huì )周期性地交互路由信 息以得到所有其它主機的路由:同時(shí)具有距離向量路由協(xié)議的一些特點(diǎn),即各節點(diǎn)路由表只維 護本節點(diǎn)到其他節點(diǎn)的路由,而無(wú)須掌握全網(wǎng)拓撲結構。

　　MSAODV 路由協(xié)議中只有兩種類(lèi)型的消息控制幀:路由請求RREQ 和路由應答RREP。 和AODV 路由協(xié)議一樣,當源節點(diǎn)需要發(fā)送數據而又沒(méi)有到目的節點(diǎn)的有效路由時(shí),啟動(dòng)一 個(gè)路由發(fā)現過(guò)程:向網(wǎng)絡(luò )廣播一個(gè)路由請求包RREQ,中間節點(diǎn)轉發(fā)該路由請求,收到請求的目 的節點(diǎn)以單播的方式向源節點(diǎn)返回一個(gè)RREP 包,RREP 沿著(zhù)剛建立的逆向路徑傳輸回源節 點(diǎn),源節點(diǎn)收到該RREP 包后則開(kāi)始向對應目的節點(diǎn)發(fā)送數據。在路由請求包的正向傳播過(guò) 程中,網(wǎng)絡(luò )中能收到該路由請求的節點(diǎn)都建立起了到源節點(diǎn)的反向路由,當目的節點(diǎn)收到路由 請求而回送路由應答時(shí),逆向路徑上的節點(diǎn)又建立了前向路由。整個(gè)MSAODV 路由發(fā)現過(guò) 程如圖2 所示,a 圖表示的是反向路由的建立過(guò)程,節點(diǎn)S 需要和節點(diǎn)D 通信,但是他沒(méi)有節點(diǎn) D 的路由,所以節點(diǎn)S 發(fā)起到節點(diǎn)D 的路由請求,節點(diǎn)S 廣播一個(gè)路由請求包,收到路由請求包 的節點(diǎn)轉發(fā)節點(diǎn)S 的請求,最終節點(diǎn)D 收到了節點(diǎn)S 的路由請求包,這個(gè)過(guò)程建立了節點(diǎn)S 到 節點(diǎn)D 的反向路由;b 圖表示的是由節點(diǎn)S 到節點(diǎn)D 前向路由的建立過(guò)程,當節點(diǎn)D 收到節點(diǎn) S 的路由請求包后,他要給節點(diǎn)S 回送一個(gè)路由應答包,順著(zhù)剛才建立的反向路由,應答包最終 被節點(diǎn)S 成功接收,在此過(guò)程中節點(diǎn)S 又建立了到節點(diǎn)D 的前向路由。

　　3 MSAODV 路由中的路由表與協(xié)議幀的格式

　　3.1 MSAODV 路由協(xié)議路由表

　　網(wǎng)絡(luò )中的每一個(gè)節點(diǎn)都有這樣的一個(gè)路由表,該表保存了對應節點(diǎn)的路由信息,由于各個(gè) 節點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò )中的位置不同,因而他們的路由表項也不相同,例如在圖2(b)中,a 節點(diǎn)的路由表有 兩項,c 節點(diǎn)的路由表也有兩項,如表1 所示。

　　3.2 MSAODV 路由協(xié)議幀格式

　　由于 MSAODV 路由協(xié)議是AODV 路由協(xié)議的改進(jìn)演化,所以與AODV 路由協(xié)議幀類(lèi) 似,MSAODV 路由協(xié)議也包括RR 衛Q 協(xié)議幀和RREP 協(xié)議幀,但不包含RERR 協(xié)議幀。不 包含RERR 協(xié)議幀會(huì )導致MSAODV 協(xié)議在路由維護和錯誤處理上功能欠缺,但可以通過(guò)其 他方法來(lái)彌補這個(gè)缺陷。

　　1 RREQ 協(xié)議幀格式

　　RREQ 路由請求協(xié)議幀如表2 所示。