無線傳感網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)的路由算法分析

劉亞　 尤曉蕾　 楊少川

摘要：無線傳感網(wǎng)絡(luò)中路由算法加以改進(jìn)和研究，成為多數(shù)學(xué)者的主攻方向，目的是優(yōu)化設(shè)備節(jié)點(diǎn)能量消耗，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。本文分析了AODVjr 算法，并和AODV算法在分組投遞率、路由負(fù)載方面仿真比較分析，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：無線傳感網(wǎng)絡(luò)；路由算法；AODVjr

在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)層中的路由協(xié)議、路由算法的優(yōu)劣好壞直接關(guān)系著無線傳感網(wǎng)絡(luò)的能量損耗、可靠性以及網(wǎng)絡(luò)的生命周期。為了延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期，除了降低硬件的功耗外，更多的在于網(wǎng)絡(luò)層中路由協(xié)議的研究和優(yōu)化。分層路由算法減少了網(wǎng)絡(luò)中頻繁的路由發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的廣播流量，并且有效控制了節(jié)點(diǎn)的耗能。其次，分層算法提高了網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性。數(shù)據(jù)通過多跳傳輸?shù)姆绞娇梢越?jīng)多條路徑到達(dá)基站，也會(huì)存在路由選擇的問題。

1 AODVjr路由算法

AODVjr路由算法它是AODV（Ad hoc On-demand Distance Vector Routing）的簡(jiǎn)版，但它延續(xù)了AODV算法的基本功能，滿足了ZigBee傳感網(wǎng)絡(luò)功耗低的特性。

AODVjr路由它分為路由發(fā)現(xiàn)以及路由維護(hù)這兩個(gè)過程，在這兩個(gè)過程當(dāng)中我們需要用到三種路由信息控制分組：第一種路由請(qǐng)求包（RREQ）；第二種路由應(yīng)答包（RREP）；第三種路由錯(cuò)誤包（RERR）。在路由發(fā)現(xiàn)環(huán)節(jié)，我們需要路由表和路由發(fā)現(xiàn)表來實(shí)現(xiàn)路由信息的存儲(chǔ)。其中路由表記錄下一跳的路由信息，路由發(fā)現(xiàn)表記錄與尋找路由信息相關(guān)的信息。

2 AODVjr和AODV算法的對(duì)比優(yōu)勢(shì)

（1）沒有了目標(biāo)節(jié)點(diǎn)序列號(hào)。在AODV算法中如果中間節(jié)點(diǎn)存在到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)路徑信息的有效路徑，中間節(jié)點(diǎn)就會(huì)回復(fù)RREP應(yīng)答信息，它是根據(jù)目標(biāo)序列號(hào)來防止路由環(huán)路發(fā)生。而AODVjr算法的處理方法是只有目的節(jié)點(diǎn)才能回復(fù)RREP路由應(yīng)答信息，這樣不僅避免了路由環(huán)路的發(fā)生也減少了網(wǎng)絡(luò)開銷。

（2）去除了先驅(qū)節(jié)點(diǎn)列表，減少了線路查找中的開銷。

（3）假如數(shù)據(jù)傳送過程中的一條路徑發(fā)生中斷，它會(huì)采用本地修復(fù)的方法進(jìn)行線路修復(fù)操作。在AODV算法中，RERR包可能含有兩個(gè)或兩個(gè)以上不能到達(dá)的目的節(jié)點(diǎn)，但在AODVjr算法中，RERR報(bào)文里只有唯一一個(gè)不能到達(dá)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。

（4）AODVjr中路由信息的維護(hù)是通過目的節(jié)點(diǎn)向源節(jié)點(diǎn)發(fā)送KEEP_ALIVE包來實(shí)現(xiàn)的。AODV算法則是周期性地向周圍節(jié)點(diǎn)發(fā)送HELLO分組信息來實(shí)現(xiàn)路由信息的維護(hù)。

3 AODVjr算法仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析

本次所進(jìn)行的仿真環(huán)境是在50m×50m的區(qū)域里隨機(jī)設(shè)置50個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行的，其中源節(jié)點(diǎn)是4，目的節(jié)點(diǎn)是24。AODV算法選擇了一條最優(yōu)路徑，跳數(shù)為4。

如圖1所示，AODVjr路由算法和AODV路由算法都有比較高的分組投遞率，在0～20（m/s）節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速度范圍內(nèi)都能保持在97%以上。但隨著橫坐標(biāo)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速率的加快，二者的分組投遞率快速下降，這是因?yàn)樵趥鬏敺秶鷥?nèi)節(jié)點(diǎn)眾多，速度加快勢(shì)必會(huì)造成碰撞幾率增加，產(chǎn)生丟包現(xiàn)象。

如圖2所示，隨著節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速度的加快，AODVjr和AODV這兩種路由算法路由負(fù)載在不斷的增加，而且AODVjr算法的路由負(fù)載幾乎是AODVjr算法的兩倍。這是因?yàn)槊恳粋€(gè)收到HELLO信息（周圍節(jié)點(diǎn)所發(fā)送）的中間節(jié)點(diǎn)都要進(jìn)行回復(fù)，這就無形增大了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由開銷，但AODVjr路由卻不存在這種情況。

4 結(jié)語

本文分析了AODVjr 算法，并和AODV算法在分組投遞率、路由負(fù)載方面仿真比較分析，AODVjr 算法具有相對(duì)的優(yōu)勢(shì)，為無線傳感網(wǎng)絡(luò)的路由實(shí)現(xiàn)提供了參考。

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基金項(xiàng)目：航空科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2015ZD55005）；河南省科技攻關(guān)基金資助項(xiàng)目（No.152102210137）；鄭州航院青年科研基金項(xiàng)目（2017133002）

作者簡(jiǎn)介：劉亞（1987-），女，河南鄭州人，碩士，助教，研究方向：無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。