針對微型無線傳感器網絡的MSAODV路由協議

　1 引言

　　隨著通信技術、嵌入式計算技術和傳感器技術的飛速發(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始在世界范圍內出現。由這些微型傳感器構成的傳感器網絡引起了人們的極大關注。這種傳感器網絡綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術和通信技術，能夠協作地實時監(jiān)測、感知和采集網絡分布區(qū)域內的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對這些信息進行處理，獲得詳盡而準確的信息，傳送到需要這些信息的用戶。本文在AODV 路由協議的基礎上，提出了一種全新的路由協議—MSAODV 協議，這種路由算法適合在微型無線傳感器網絡上使用。

　　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絡上使用，又由于是基于AODV 路由協議之上，故稱之為MSAODV（Micro-Sensor Ad-hoc On-Demand Distance Vector Algorithm）路由協議。

　　無線傳感器網絡與傳統(tǒng)無線移動網絡有區(qū)別，無線傳感器網絡最關心的是整個網絡的成存周期，而傳統(tǒng)無線移動網主要關心的是網絡拓撲變化情況下可靠傳輸質量。微型無線傳感器網絡中的節(jié)點具有體積小，功耗小，通信距離短等特點，他們應用的場合非常廣泛，像戰(zhàn)場敵方信息采集，森林火災監(jiān)控等，這些場合往往是一些無人區(qū)，傳感器節(jié)點拋撒到這些地方再回收的可能性非常小，所以節(jié)點的功耗決定了他的使用時間。針對這些特點，MSAODV 路由算法采用了按需查詢方式，他簡單實用，易于擴充，協議開銷小，應用了這種路由算法傳感器節(jié)點大部分時間都可以處在睡眠狀態(tài)，這樣就延長了節(jié)點的使用時間，適合無線傳感器網絡的使用環(huán)境。

　　2.2 MSAODV 路由算法原理

　　MSAODV 路由協議算法是在AODV 路由協議的基礎上改進演化而來的，他繼承了AODV 路由算法的許多特點，但是又與AODV 路由協議算法有所不同。無線傳感器網絡的體系結構將有助于設計MSAODV 路由協議算法，圖1 顯示了無線傳感器網絡的體系結構。

　　MSAODV 路由算法同樣假設網絡中的所有鏈路都是雙向對稱的，即某個源節(jié)點通過一條路由可以到達無線網絡中的某個目的節(jié)點時，該目的節(jié)點同樣也可以通過這條路由的反向路由回到源節(jié)點。MSAODV 路由協議同樣是一種按需的距離向量路由協議，具有按需路由協議的特點，網絡中的每個節(jié)點在需要進行通信時才發(fā)送路由分組，而不會周期性地交互路由信息以得到所有其它主機的路由：同時具有距離向量路由協議的一些特點，即各節(jié)點路由表只維護本節(jié)點到其他節(jié)點的路由，而無須掌握全網拓撲結構。

　　MSAODV 路由協議中只有兩種類型的消息控制幀：路由請求RREQ 和路由應答RREP。

　　和AODV 路由協議一樣，當源節(jié)點需要發(fā)送數據而又沒有到目的節(jié)點的有效路由時，啟動一個路由發(fā)現過程：向網絡廣播一個路由請求包RREQ,中間節(jié)點轉發(fā)該路由請求，收到請求的目的節(jié)點以單播的方式向源節(jié)點返回一個RREP 包，RREP 沿著剛建立的逆向路徑傳輸回源節(jié)點，源節(jié)點收到該RREP 包后則開始向對應目的節(jié)點發(fā)送數據。在路由請求包的正向傳播過程中，網絡中能收到該路由請求的節(jié)點都建立起了到源節(jié)點的反向路由，當目的節(jié)點收到路由請求而回送路由應答時，逆向路徑上的節(jié)點又建立了前向路由。整個MSAODV 路由發(fā)現過程如圖2 所示，a 圖表示的是反向路由的建立過程，節(jié)點S 需要和節(jié)點D 通信，但是他沒有節(jié)點D 的路由，所以節(jié)點S 發(fā)起到節(jié)點D 的路由請求，節(jié)點S 廣播一個路由請求包，收到路由請求包的節(jié)點轉發(fā)節(jié)點S 的請求，最終節(jié)點D 收到了節(jié)點S 的路由請求包，這個過程建立了節(jié)點S 到節(jié)點D 的反向路由；b 圖表示的是由節(jié)點S 到節(jié)點D 前向路由的建立過程，當節(jié)點D 收到節(jié)點S 的路由請求包后，他要給節(jié)點S 回送一個路由應答包，順著剛才建立的反向路由，應答包最終被節(jié)點S 成功接收，在此過程中節(jié)點S 又建立了到節(jié)點D 的前向路由。