適合無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的路由算法MSAODV

引言
隨著(zhù)通信技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟,具有感知能力、計算能力和通信能力的微型傳感器開(kāi)始在世界范圍內出現。由這些微型傳感器構成的傳感器網(wǎng)絡(luò )引起了人們的極大關(guān)注。這種傳感器網(wǎng)絡(luò )綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù),能夠協(xié)作地實(shí)時(shí)監測、感知和采集網(wǎng)絡(luò )分布區域內的各種環(huán)境或監測對象的信息,并對這些信息進(jìn)行處理,獲得詳盡而準確的信息,傳送到需要這些信息的用戶(hù)。本文在A(yíng)ODV路由協(xié)議的基礎上,提出了一種全新的路由協(xié)議―MSAODV協(xié)議,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。
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A(yíng)ODV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。

圖1 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )體系結構
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。

圖2 MSAODV路由建立過(guò)程