針對(duì)微型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MSAODV路由協(xié)議

　1 引言

　　隨著通信技術(shù)、嵌入式計(jì)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(jì)算能力和通信能力的微型傳感器開始在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)。由這些微型傳感器構(gòu)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(jì)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(jiān)測(cè)、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行處理，獲得詳盡而準(zhǔn)確的信息，傳送到需要這些信息的用戶。本文在AODV 路由協(xié)議的基礎(chǔ)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線傳感器網(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線傳感器網(wǎng)絡(luò)上使用，又由于是基于AODV 路由協(xié)議之上，故稱之為MSAODV（Micro-Sensor Ad-hoc On-Demand Distance Vector Algorithm）路由協(xié)議。

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)有區(qū)別，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最關(guān)心的是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的成存周期，而傳統(tǒng)無線移動(dòng)網(wǎng)主要關(guān)心的是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓闆r下可靠傳輸質(zhì)量。微型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)具有體積小，功耗小，通信距離短等特點(diǎn)，他們應(yīng)用的場(chǎng)合非常廣泛，像戰(zhàn)場(chǎng)敵方信息采集，森林火災(zāi)監(jiān)控等，這些場(chǎng)合往往是一些無人區(qū)，傳感器節(jié)點(diǎn)拋撒到這些地方再回收的可能性非常小，所以節(jié)點(diǎn)的功耗決定了他的使用時(shí)間。針對(duì)這些特點(diǎn)，MSAODV 路由算法采用了按需查詢方式，他簡單實(shí)用，易于擴(kuò)充，協(xié)議開銷小，應(yīng)用了這種路由算法傳感器節(jié)點(diǎn)大部分時(shí)間都可以處在睡眠狀態(tài)，這樣就延長了節(jié)點(diǎn)的使用時(shí)間，適合無線傳感器網(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AODV 路由協(xié)議的基礎(chǔ)上改進(jìn)演化而來的，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。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)將有助于設(shè)計(jì)MSAODV 路由協(xié)議算法，圖1 顯示了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。

　　MSAODV 路由算法同樣假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中的所有鏈路都是雙向?qū)ΨQ的，即某個(gè)源節(jié)點(diǎn)通過一條路由可以到達(dá)無線網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，該目的節(jié)點(diǎn)同樣也可以通過這條路由的反向路由回到源節(jié)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(jié)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(jī)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(jié)點(diǎn)路由表只維護(hù)本節(jié)點(diǎn)到其他節(jié)點(diǎn)的路由，而無須掌握全網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　MSAODV 路由協(xié)議中只有兩種類型的消息控制幀：路由請(qǐng)求RREQ 和路由應(yīng)答RREP。

　　和AODV 路由協(xié)議一樣，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)而又沒有到目的節(jié)點(diǎn)的有效路由時(shí)，啟動(dòng)一個(gè)路由發(fā)現(xiàn)過程：向網(wǎng)絡(luò)廣播一個(gè)路由請(qǐng)求包RREQ,中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該路由請(qǐng)求，收到請(qǐng)求的目的節(jié)點(diǎn)以單播的方式向源節(jié)點(diǎn)返回一個(gè)RREP 包，RREP 沿著剛建立的逆向路徑傳輸回源節(jié)點(diǎn)，源節(jié)點(diǎn)收到該RREP 包后則開始向?qū)?yīng)目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。在路由請(qǐng)求包的正向傳播過程中，網(wǎng)絡(luò)中能收到該路由請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)都建立起了到源節(jié)點(diǎn)的反向路由，當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)收到路由請(qǐng)求而回送路由應(yīng)答時(shí)，逆向路徑上的節(jié)點(diǎn)又建立了前向路由。整個(gè)MSAODV 路由發(fā)現(xiàn)過程如圖2 所示，a 圖表示的是反向路由的建立過程，節(jié)點(diǎn)S 需要和節(jié)點(diǎn)D 通信，但是他沒有節(jié)點(diǎn)D 的路由，所以節(jié)點(diǎn)S 發(fā)起到節(jié)點(diǎn)D 的路由請(qǐng)求，節(jié)點(diǎn)S 廣播一個(gè)路由請(qǐng)求包，收到路由請(qǐng)求包的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)S 的請(qǐng)求，最終節(jié)點(diǎn)D 收到了節(jié)點(diǎn)S 的路由請(qǐng)求包，這個(gè)過程建立了節(jié)點(diǎn)S 到節(jié)點(diǎn)D 的反向路由；b 圖表示的是由節(jié)點(diǎn)S 到節(jié)點(diǎn)D 前向路由的建立過程，當(dāng)節(jié)點(diǎn)D 收到節(jié)點(diǎn)S 的路由請(qǐng)求包后，他要給節(jié)點(diǎn)S 回送一個(gè)路由應(yīng)答包，順著剛才建立的反向路由，應(yīng)答包最終被節(jié)點(diǎn)S 成功接收，在此過程中節(jié)點(diǎn)S 又建立了到節(jié)點(diǎn)D 的前向路由。