针对微型无线传感器网络的MSAODV路由协议

　1 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。

　　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 协议郑不包含RERR 协议帧会导致MSAODV 协议在路由维护和错误处理上