适合无线传感器网络的路由算法MSAODV

引言
随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日益成熟,具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器开始在世界范围内出现。由这些微型传感器构成的传感器网络引起了人们的极大关注。这种传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术,能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息,并对这些信息进行处理,获得详尽而准确的信息,传送到需要这些信息的用户。本文在AODV路由协议的基础上,提出了一种全新的路由协议―MSAODV协议,这种路由算法适合在微型无线传感器网络上使用。
2 MSAODV路由算法的基本思想与算法原理
2.1 路由算法的基本思想
在研究了AODV路由协议之后,本文提出了一种全新的路由算法,这种路由算法适合在微型无线传感器网络上使用,又由于是基于AODV路由协议之上,故称之为MSAODV(Micro- Sensor Ad-hoc On-Demand Distance Vector Algorithm)路由协议。
无线传感器网络与传统无线移动网络有区别,无线传感器网络最关心的是整个网络的成存周期,而传统无线移动网主要关心的是网络拓扑变化情况下可靠传输质量。微型无线传感器网络中的节点具有体积小,功耗小,通信距离短等特点,他们应用的场合非常广泛,像战场敌方信息采集,森林火灾监控等,这些场合往往是一些无人区,传感器节点抛撒到这些地方再回收的可能性非常小,所以节点的功耗决定了他的使用时间。针对这些特点,MSAODV路由算法采用了按需查询方式,他简单实用,易于扩充,协议开销小,应用了这种路由算法传感器节点大部分时间都可以处在睡眠状态,这样就延长了节点的使用时间,适合无线传感器网络的使用环境。
2.2 MSAODV路由算法原理
MSAODV路由协议算法是在AODV路由协议的基础上改进演化而来的,他继承了AODV路由算法的许多特点,但是又与AODV路由协议算法有所不同。无线传感器网络的体系结构将有助于设计MSAODV路由协议算法,图1显示了无线传感器网络的体系结构。
MSAODV路由算法同样假设网络中的所有链路都是双向对称的,即某个源节点通过一条路由可以到达无线网络中的某个目的节点时,该目的节点同样也可以通过这条路由的反向路由回到源节点。MSAODV路由协议同样是一种按需的距离向量路由协议,具有按需路由协议的特点,网络中的每个节点在需要进行通信时才发送路由分组,而不会周期性地交互路由信息以得到所有其它主机的路由:同时具有距离向量路由协议的一些特点,即各节点路由表只维护本节点到其他节点的路由,而无须掌握全网拓扑结构。

图1 无线传感器网络体系结构
MSAODV路由协议中只有两种类型的消息控制帧:路由请求RREQ和路由应答RREP。和AODV路由协议一样,当源节点需要发送数据而又没有到目的节点的有效路由时,启动一个路由发现过程:向网络广播一个路由请求包RREQ,中间节点转发该路由请求,收到请求的目的节点以单播的方式向源节点返回一个RREP包,RREP沿着刚建立的逆向路径传输回源节点,源节点收到该RREP包后则开始向对应目的节点发送数据。在路由请求包的正向传播过程中,网络中能收到该路由请求的节点都建立起了到源节点的反向路由,当目的节点收到路由请求而回送路由应答时,逆向路径上的节点又建立了前向路由。整个MSAODV路由发现过程如图2所示,a图表示的是反向路由的建立过程,节点S需要和节点D通信,但是他没有节点D的路由,所以节点S发起到节点D的路由请求,节点S广播一个路由请求包,收到路由请求包的节点转发节点S的请求,最终节点D收到了节点S的路由请求包,这个过程建立了节点S到节点D的反向路由;b图表示的是由节点S到节点D前向路由的建立过程,当节点D收到节点S的路由请求包后,他要给节点S回送一个路由应答包,顺着刚才建立的反向路由,应答包最终被节点S成功接收,在此过程中节点S又建立了到节点D的前向路由。

图2 MSAODV路由建立过程