无线传感网络改进的路由算法分析

刘亚　 尤晓蕾　 杨少川

摘要：无线传感网络中路由算法加以改进和研究，成为多数学者的主攻方向，目的是优化设备节点能量消耗，提高数据传输效率。本文分析了AODVjr 算法，并和AODV算法在分组投递率、路由负载方面仿真比较分析，具有明显的优势。

关键词：无线传感网络；路由算法；AODVjr

在无线传感网络中，网络层中的路由协议、路由算法的优劣好坏直接关系着无线传感网络的能量损耗、可靠性以及网络的生命周期。为了延长网络的生命周期，除了降低硬件的功耗外，更多的在于网络层中路由协议的研究和优化。分层路由算法减少了网络中频繁的路由发现产生的广播流量，并且有效控制了节点的耗能。其次，分层算法提高了网络的扩展性。数据通过多跳传输的方式可以经多条路径到达基站，也会存在路由选择的问题。

1 AODVjr路由算法

AODVjr路由算法它是AODV（Ad hoc On-demand Distance Vector Routing）的简版，但它延续了AODV算法的基本功能，满足了ZigBee传感网络功耗低的特性。

AODVjr路由它分为路由发现以及路由维护这两个过程，在这两个过程当中我们需要用到三种路由信息控制分组：第一种路由请求包（RREQ）；第二种路由应答包（RREP）；第三种路由错误包（RERR）。在路由发现环节，我们需要路由表和路由发现表来实现路由信息的存储。其中路由表记录下一跳的路由信息，路由发现表记录与寻找路由信息相关的信息。

2 AODVjr和AODV算法的对比优势

（1）没有了目标节点序列号。在AODV算法中如果中间节点存在到达目的节点路径信息的有效路径，中间节点就会回复RREP应答信息，它是根据目标序列号来防止路由环路发生。而AODVjr算法的处理方法是只有目的节点才能回复RREP路由应答信息，这样不仅避免了路由环路的发生也减少了网络开销。

（2）去除了先驱节点列表，减少了线路查找中的开销。

（3）假如数据传送过程中的一条路径发生中断，它会采用本地修复的方法进行线路修复操作。在AODV算法中，RERR包可能含有两个或两个以上不能到达的目的节点，但在AODVjr算法中，RERR报文里只有唯一一个不能到达的目标节点。

（4）AODVjr中路由信息的维护是通过目的节点向源节点发送KEEP_ALIVE包来实现的。AODV算法则是周期性地向周围节点发送HELLO分组信息来实现路由信息的维护。

3 AODVjr算法仿真对比实验分析

本次所进行的仿真环境是在50m×50m的区域里随机设置50个节点进行的，其中源节点是4，目的节点是24。AODV算法选择了一条最优路径，跳数为4。

如图1所示，AODVjr路由算法和AODV路由算法都有比较高的分组投递率，在0～20（m/s）节点移动速度范围内都能保持在97%以上。但随着横坐标节点移动速率的加快，二者的分组投递率快速下降，这是因为在传输范围内节点众多，速度加快势必会造成碰撞几率增加，产生丢包现象。

如图2所示，随着节点移动速度的加快，AODVjr和AODV这两种路由算法路由负载在不断的增加，而且AODVjr算法的路由负载几乎是AODVjr算法的两倍。这是因为每一个收到HELLO信息（周围节点所发送）的中间节点都要进行回复，这就无形增大了整个网络的路由开销，但AODVjr路由却不存在这种情况。

4 结语

本文分析了AODVjr 算法，并和AODV算法在分组投递率、路由負载方面仿真比较分析，AODVjr 算法具有相对的优势，为无线传感网络的路由实现提供了参考。

参考文献：

[1]吴非.基于ZigBee技术的无线传感器网络路由算法研究[D].北京邮电大学，2015.

[2]陈伟.基于ZigBee网络的路由算法研究[J].软件导刊，2017（03）：42.

[3]雷斌，穆春喜.ZigBee网络路由算法的分析与优化[J].计算机与数字工程，2016，44（3）：501-505.

基金项目：航空科学基金资助项目（2015ZD55005）；河南省科技攻关基金资助项目（No.152102210137）；郑州航院青年科研基金项目（2017133002）

作者简介：刘亚（1987-），女，河南郑州人，硕士，助教，研究方向：无线传感网络技术。