無線傳感網絡改進的路由算法分析

劉亞　 尤曉蕾　 楊少川

摘要：無線傳感網絡中路由算法加以改進和研究，成為多數學者的主攻方向，目的是優化設備節點能量消耗，提高數據傳輸效率。本文分析了AODVjr 算法，并和AODV算法在分組投遞率、路由負載方面仿真比較分析，具有明顯的優勢。

關鍵詞：無線傳感網絡；路由算法；AODVjr

在無線傳感網絡中，網絡層中的路由協議、路由算法的優劣好壞直接關系著無線傳感網絡的能量損耗、可靠性以及網絡的生命周期。為了延長網絡的生命周期，除了降低硬件的功耗外，更多的在于網絡層中路由協議的研究和優化。分層路由算法減少了網絡中頻繁的路由發現產生的廣播流量，并且有效控制了節點的耗能。其次，分層算法提高了網絡的擴展性。數據通過多跳傳輸的方式可以經多條路徑到達基站，也會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）的簡版，但它延續了AODV算法的基本功能，滿足了ZigBee傳感網絡功耗低的特性。

AODVjr路由它分為路由發現以及路由維護這兩個過程，在這兩個過程當中我們需要用到三種路由信息控制分組：第一種路由請求包（RREQ）；第二種路由應答包（RREP）；第三種路由錯誤包（RERR）。在路由發現環節，我們需要路由表和路由發現表來實現路由信息的存儲。其中路由表記錄下一跳的路由信息，路由發現表記錄與尋找路由信息相關的信息。

2 AODVjr和AODV算法的對比優勢

（1）沒有了目標節點序列號。在AODV算法中如果中間節點存在到達目的節點路徑信息的有效路徑，中間節點就會回復RREP應答信息，它是根據目標序列號來防止路由環路發生。而AODVjr算法的處理方法是只有目的節點才能回復RREP路由應答信息，這樣不僅避免了路由環路的發生也減少了網絡開銷。

（2）去除了先驅節點列表，減少了線路查找中的開銷。

（3）假如數據傳送過程中的一條路徑發生中斷，它會采用本地修復的方法進行線路修復操作。在AODV算法中，RERR包可能含有兩個或兩個以上不能到達的目的節點，但在AODVjr算法中，RERR報文里只有唯一一個不能到達的目標節點。

（4）AODVjr中路由信息的維護是通過目的節點向源節點發送KEEP_ALIVE包來實現的。AODV算法則是周期性地向周圍節點發送HELLO分組信息來實現路由信息的維護。

3 AODVjr算法仿真對比實驗分析

本次所進行的仿真環境是在50m×50m的區域里隨機設置50個節點進行的，其中源節點是4，目的節點是24。AODV算法選擇了一條最優路徑，跳數為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）節點移動速度范圍內都能保持在97%以上。但隨著橫坐標節點移動速率的加快，二者的分組投遞率快速下降，這是因為在傳輸范圍內節點眾多，速度加快勢必會造成碰撞幾率增加，產生丟包現象。

如圖2所示，隨著節點移動速度的加快，AODVjr和AODV這兩種路由算法路由負載在不斷的增加，而且AODVjr算法的路由負載幾乎是AODVjr算法的兩倍。這是因為每一個收到HELLO信息（周圍節點所發送）的中間節點都要進行回復，這就無形增大了整個網絡的路由開銷，但AODVjr路由卻不存在這種情況。

4 結語

本文分析了AODVjr 算法，并和AODV算法在分組投遞率、路由負載方面仿真比較分析，AODVjr 算法具有相對的優勢，為無線傳感網絡的路由實現提供了參考。

參考文獻：

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[3]雷斌，穆春喜.ZigBee網絡路由算法的分析與優化[J].計算機與數字工程，2016，44（3）：501-505.

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

作者簡介：劉亞（1987-），女，河南鄭州人，碩士，助教，研究方向：無線傳感網絡技術。