適用于無線傳感網(wǎng)的能量有效aodv路由協(xié)議實現(xiàn)方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信領域，特別是一種基于無線傳感網(wǎng)的能量有效AODV路由協(xié) 議建立路由表方法。
【背景技術】
[0002] 隨著無線傳感器網(wǎng)絡技術的發(fā)展以及其在各領域的廣泛應用，社會各界對無線傳 感網(wǎng)的發(fā)展充滿了期待，針對無線傳感網(wǎng)領域的相關研究也成為了當前的研究熱點。但受 無線傳感網(wǎng)自身和應用特殊性的限制，其各項技術性能暫時還不能完全滿足人們的要求， 對網(wǎng)絡中各節(jié)點有限能量的有效利用就是一個很重要的研究方面。
[0003] 無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點大多采用電池供電，能量補給困難，甚至在某些情況下要求 傳感器節(jié)點是一次性的，一旦該節(jié)點能量耗盡，此節(jié)點生命期也就終結(jié)。當網(wǎng)絡中失效節(jié)點 達到一定比例時，整個網(wǎng)絡將變得不再可用，可能需要對整個網(wǎng)絡重新部署，甚至網(wǎng)絡中某 些關鍵節(jié)點的失效，可能會影響到與之相關的多個網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)據(jù)的有效傳輸，進而使得網(wǎng) 絡被分裂為多個不能通信的部分，整個網(wǎng)絡的有效生存時間即被縮短，可見從節(jié)能角度出 發(fā)對傳感網(wǎng)各部分進行設計是非常必要的。從路由算法角度而言，對于每一個網(wǎng)絡節(jié)點來 說要最大限度地推遲節(jié)點能量耗盡的時間，對于整個網(wǎng)絡來說要延長網(wǎng)絡生存時間，降低 重新部署網(wǎng)絡的巨大開銷是能量有效無線傳感網(wǎng)路由算法的研究重點，這是促使本發(fā)明開 展對無線傳感器網(wǎng)絡生存時間優(yōu)化問題研究的主要原因。
[0004] AODV路由協(xié)議在路由選擇的時候選擇了源節(jié)點到目的節(jié)點的最小跳數(shù)路由，在各 網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)射功率一致的情況下，最小跳數(shù)路由即為路徑總耗能最小路由，這樣一定程度 上可以減少路由的開銷，降低整個網(wǎng)絡的能量消耗。但是跳數(shù)最小路由可能會使得網(wǎng)絡中 某部分關鍵節(jié)點被更加頻繁的使用，因而造成這部分關鍵節(jié)點被過度使用而能量耗盡，一 旦某關鍵節(jié)點死亡可能會使得依賴其接入網(wǎng)絡的其他節(jié)點脫離網(wǎng)絡，即造成網(wǎng)絡分割。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明對無線傳感網(wǎng)能量有效的路由算法進行了 研究和改進，提出了 一種新的路由表建立方法。
[0006] 一種適用于無線傳感網(wǎng)的能量有效AODV路由協(xié)議實現(xiàn)方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1，網(wǎng)絡初始化設置，包括：
[0008] (1)分別在AODV協(xié)議基礎上，在路由表、RREQ、RREP幀格式末尾加入（a) (b)兩項， 其中HELLO消息只加入（b)項：
[0009] (a)組別，路由所屬的組，值為0或1，用來決定整條路徑的最佳路由判別算法；如 果為〇,則以路徑總耗能最小算法；如果為1，則采用節(jié)點間能量均衡消耗算法；
[0010] (b)路徑最小能量，代表了路徑中所有節(jié)點的剩余能量最小的那個節(jié)點的剩余能 量，或在HELLO消息中代表了發(fā)送HELLO消息節(jié)點自身的剩余能量；
[0011] (2)為網(wǎng)絡設立變量因子α，其中0< α < 1，用來調(diào)節(jié)網(wǎng)絡總能耗和節(jié)點能量均 衡消耗之間的權重；當α越大，則路由算法偏重于網(wǎng)絡中節(jié)點能量的均衡；當α越小，則 路由算法偏重于使網(wǎng)絡中路徑總能耗最??；
[0012] (3)定義節(jié)點i當前的部分平均能量水平=1|>益，用于判別節(jié)點是否 ?〇 j 被過度使用的參考系；其中集合NBi= {1，2, ...，nj為節(jié)點i的所有鄰居節(jié)點的集合， 為第j節(jié)點當前時刻的剩余能量值；
[0013] ⑷定義節(jié)點過度使用規(guī)則：若拉〗χα，則認為該鄰居節(jié)點已經(jīng)被過度 使用；
[0014] (5)定義最優(yōu)路由判別規(guī)則：首先，在路徑中選擇組別為0的路徑，如0組內(nèi)存在 路徑，則以路徑總耗能最小原則在0組內(nèi)選擇最佳路由；然后，如果在0組內(nèi)沒有可以達到 目的節(jié)點的有效路由，則繼續(xù)判斷1組內(nèi)是否存在有效路由；如果有，則以節(jié)點間能量均衡 消耗為原則尋找最佳路由；
[0015] (6) RREQ、RREP相關域信息更新，包括組別更新和最小能量更新，方法如下：
[0016] (a)組別更新
[0017] 如果盡><?，五S為中間節(jié)點k自己的剩余能量值，故一為節(jié)點k的 部分網(wǎng)絡平均能量水平，組別域保持不變；如果盡S ，組別域?qū)恢?;
[0018] (b)最小能量更新
[0019] 如果Emin為消息中原有路徑最小能量值，最小能量域保持不變；如果 <式_，設置RREQ或RREP最小能量域設置為當前節(jié)點剩余能量/?丨。
[0020] 步驟2,源節(jié)點發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過程；
[0021] 步驟3,源節(jié)點選擇最優(yōu)路由；
[0022] 步驟4,完成路由找尋后，在路由工作過程中，增加基于能量的路由錯誤與路由維 護機制。
[0023] 該方法遵循以下特征：
[0024] (a)以能量作為無線傳感網(wǎng)中源節(jié)點到目的節(jié)點的最優(yōu)路徑選擇標準；
[0025] (b)以部分網(wǎng)絡平均能量水平作為判別節(jié)點是否被過度使用的參考系；
[0026] (C)基于能量的路由錯誤與路由維護機制；
[0027] (d)設立了變量因子α，其中0 < α < 1，可用來調(diào)節(jié)網(wǎng)絡總能耗和節(jié)點能量均衡 消耗之間的權重。
[0028] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點：本發(fā)明以網(wǎng)絡中部分節(jié)點的平均能量水 平作為節(jié)點能量的參考系，在不同情況下采用了不同的最佳路由選擇算法；同時還使用了 基于能量的路由錯誤機制，根據(jù)網(wǎng)絡節(jié)點能量的不斷變化隨時調(diào)整網(wǎng)絡的路由。本發(fā)明不 但能夠降低無線傳感網(wǎng)的整體網(wǎng)絡能耗，而且可以延緩網(wǎng)絡的分裂時間，既考慮了整個網(wǎng) 絡的能耗，又很好地避免了某關鍵節(jié)點被過度消耗，以此來延長網(wǎng)絡的生存時間，進而可以 減少因重復部署網(wǎng)絡造成的資源浪費。
[0029] 下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進一步描述。
【附圖說明】
[0030] 圖1是RREQ消息格式示意圖；
[0031] 圖2是RREP消息格式示意圖；
[0032] 圖3是RREQ消息工作流程示意圖；
[0033] 圖4是RREP消息工作流程示意圖；
[0034] 圖5是路由維護以及路由錯誤工作流程示意圖；
[0035] 圖6是本發(fā)明方法流程圖。
【具體實施方式】
[0036] 在《Ad Hoc網(wǎng)絡中AODV路由協(xié)議分析與研究》（作者：荊文禮，樂紅兵.《計算機 系統(tǒng)應用》，2010年第19卷第10期）一文中介紹了 AODV路由表的建立方法：
[0037] 步驟1，節(jié)點發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過程，向其鄰居節(jié)點廣播RREQ控制信息。
[0038] 步驟2,節(jié)點在收到RREQ控制信息后依次做如下操作：a.)查看路由表是否有到源 節(jié)點的路由信息，如沒有則建立反向路由表；b.)判斷本節(jié)點是否是目的節(jié)點或存在到達 目的節(jié)點的足夠新的路由信息，如果是則返回RREP消息，不是則繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)RREQ。
[0039] 步驟3, RREP返回過程中節(jié)點接收到RREP消息后依次操作：a.)查看是否存有到 達目的節(jié)點（即發(fā)送RREP的源節(jié)點）的路由信息，如沒有則建立反向路由信息；b.)看本 節(jié)點是否為發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過程的源節(jié)點，如果是則結(jié)束，通過RREP返程建立的反向路由建 立了自源節(jié)點至目的節(jié)點的正向路由；如果不是則繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)此RREP消息。
[