[发明专利]基于距离估计的AODV路由协议优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及到一种基于距离估计的AODV路由协议优化方法。

背景技术

无线传感器网络(WSN)是一种偏应用型的研究领域，其理论与实践技术的研究都是与具体的应用环境相关的。与传统的网络相比，其具有节点随机分布、网络自组织、动态拓扑、节点能量受限等特点。为实现网络内的数据的长期高效传输，出现了专门适用于此种自组织网络的路由协议，分析比较AODV、DSR、TORA，AODV(Ad hoc On-demand Distance Vector)是一种典型的自组织按需距离矢量路由协议。结果表明AODV协议在平均能耗、节点存活率、平均端到端时延上表现较优[1]。AODV(Ad hoc On-demand Distance Vector)是一种典型的自组织按需距离矢量路由协议，它根据源节点的数据传输需求以较小的路由开销建立可靠的传输路径。

经过对现有技术文献的检索发现，公开号CN102404819A的专利文献公开了一种基于自组织网按需距离矢量协议的路由方法，其通过在路由请求RREQ中增加能量条目，判断各传输节点剩余能量等级，根据判断结果建立能耗最小数据传输路径。公开号CN102271378A的专利文献公开了一种在无线自组织网中基于路径跳数和节点相对运动速度的路由选择方法，通过在节点间发送HELLO协议包来计算各节点相对运动速度，并在路由请求RREQ中加入此运动速度条目，实现提供数据传输可靠性的目的。

以上方法通过在路由请求RREQ中加入能量、运动速度条目以实现其优化目标，针对不同的应用环境，AODV仍存在优化的可能。在实际的路由建立过程中，即使对RREQ广播次数做出限制，泛洪式的广播RREQ的指向性仍较弱，也会使得目的节点多次发送RREP到源节点，而源节点最终仅选择一条有效路径，可知路由建立的开销存在减小的可能；对于目的节点序列号相同的路由路径会选择跳数较小的，已达到减少数据传输距离、减少数据传输能耗的目的，但因此也会导致靠近目的节点的某些节点频繁的被选为路由中间节点，这些节点能量消耗较快，使得整个网络能耗不均衡。

发明内容

本发明的目的在于针对AODV协议路由建立过程中无指向性的广播RREP所导致的路由开销问题和某些节点频繁被选为路由中间节点导致的能耗不均衡问题，提出一种基于距离估计的AODV路由协议优化方法，优化了路由建立过程，其对距离的考量不再是仅根据源节点到目的节点的路由跳数，而是利用与距离有直接关系的接收信号功率优化路由建立过程，建立一种分布式与集中式相混合的路由协议，以实现降低了路由开销，减少了数据传输的平均时延，延长了网络的生命周期的目的。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于距离估计的AODV路由协议优化方法，包括下列步骤：

1)节点接收到目的节点定期发送距离探测包，根据接收信号功率估计节点到目的节点传输距离；

2)源节点广播带有上一跳节点到目的节点距离条目的路由请求包RREQ，该RREQ包含源节点地址、目的节点地址、上一跳节点地址、源节点序列号、目的节点序列号、广播ID、到当前节点的跳数、上一跳节点到目的节点距离条目，中间转发节点转发RREQ前都会将本节点到目的节点的距离更新到上一跳节点到目的节点距离条目中；

当节点接收到RREQ后，如果本节点到目的节点的距离在一定阈值(d_threshold)范围内，则转到步骤5，如果本节点到目的节点的距离在一定阈值范围外，则顺序执行步骤4；该阈值取值为1～3倍节点有效半径R，假设整个无线传感器网络内有n个节点，x、y为网络区域内的横纵坐标，无线传感器网络面积为S_网络，每平方米内节点个数用ρ(n)表示，式(1)为ρ(n)与n关系表达式。

式(1)∫∫ρ(n)dxdy＝n

实际网络中ρ(n)是随坐标变化的，将ρ(n)简化为公式(2)；

式(2)S_网络·ρ(n)＝n

节点有效半径R与每平方米内节点个数ρ(n)关系为公式(3)；

式(3)πR²＝1/ρ(n)

综合(1)、(2)、(3)式得到如下阈值计算公式：

4)如果本节点相对于上一跳节点到目的节点距离增大，则将RREQ包丢弃，如果本节点相对于上一跳节点到目的节点距离减小，则顺序执行步骤5；