一种基于微型无线传感网络的路由算法

　　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
网络拓扑

　　通常将网络中的主机、终端和其他通信控制与处理设备抽象为结点；将通信线路抽象为线路，而将结点和线路连接而成的几何图形称为网络的拓扑结构。网络拓扑结构可以反映出网络中各实体之间的结构关系。

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。

　　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。

　　3 MSAODV 路由中的路由表与协议帧的格式

　　3.1 MSAODV 路由协议路由表

　　网络中的每一个节点都有这样的一个路由表,该表保存了对应节点的路由信息,由于各个 节点在网络中的位置不同,因而他们的路由表项也不相同,例如在图2(b)中,a 节点的路由表有 两项,c 节点的路由表也有两项,如表1 所示。

　　3.2 MSAODV 路由协议帧格式

　　由于 MSAODV 路由协议是AODV 路由协议的改进演化,所以与AODV 路由协议帧类 似,MSAODV 路由协议也包括RR 卫Q 协议帧和RREP 协议帧,但不包含RERR 协议帧。不 包含RERR 协议帧会导致MSAODV 协议在路由维护和错误处理上功能欠缺,但可以通过其 他方法来弥补这个缺陷。

　　1 RREQ 协议帧格式

　　RREQ 路由请求协议帧如表2 所示。