一种新型水下移动自组织网路由算法

　　1 引言

　　在由潜艇、水面舰、水下航行器、浮标、水下蛙人等多个水下移动节点构成的移动自组网络中, 路由算法是研究的关键技术之一。任何2个非相邻节点传递数据, 必须经过中间节点中继, 而中间节点的可移动性时常导致路由失效。因此, 移动自组网络的路由协议直接影响网络的正常运行。路由维护是路由组成的一个部分, 传统网络的路由维护需要周期的发送路由信息, 分析路况和更新路由。这种路由表维护机制不适合有限的带宽、能源及处理能力的移动自组网。研究者已提出许多针对自组织网络的路由协议, 比较公认的是 DSDV, AODV, ZRP 和 DSR 等路由协议[1]。

　　按需距离矢量路由算法(AODV:Ad Hoc On-Demand Distance-Vector)[2]是专门为移动自组网设计的一种路由协议, 它是按需驱动式和按表驱动式的一种结合, 具备两种方式的优点。AODV通过引入序列号的方法解决了距离矢量(DV)协议中的一些问题, 如“计算到无穷”, 确保了在任何时候都不会形成路由环。它的处理过程简单, 存储开销很小, 不需要全程的路由维护, 只有当某节点有数据需要传送时, 才进行路由发现和路由维护过程。AODV协议的有效性使其成为研究重点之一。然而该协议的路由维护过程却会消耗许多控制带宽和能源。首先, 当原路由失效时, AODV将失效信息(RREP)反馈源节点, 在源节点重新启动路由发现过程, 整个过程消耗许多网络资源和能源; 其次, 已被激活的数据因路由断开, 再次传送数据, 这又再次浪费了许多网络资源和能源。如果能在不启动路由发现过程的基础上,再次建立链路, 传输数据, 将大大提高网络的性能。

　　2 MAODV算法

　　在AODV协议中, 每个节点数据分组中( 即路由表)仅包含下一跳节点和目的节点的地址。AODV在路由失效后, 必须重启路由发现机制, 浪费带宽和能源。与AODV协议不同, 如果每个节点数据分组中携带3~5个排序的下一跳节点的地址, 当AODV路由失效时, 可在断开节点处启用备用节点作为路由, 这样就无需重新启动整个路由发现过程, 同时节约资源和能源。综合AODV的特点, 把AODV中每个节点分组中仅包含下一跳节点的路由表扩展成为包含3~5下一跳个节点的路由表[3]。在原有路由失效的情况下, 无需重新启动路由发现过程, 只需在断开的节点处寻找新的路由即可。因此, 本文提出建立在AODV的多节点接入切换路由机制(Multi-access node On-Demand Distance-Vector), 这是一种分布式算法, 具有快速切换路由能力。在断点处寻找路由, 若失败, 则向上一处节点发送 RREP并在上一节点寻找备用路由, 以此类推, 直到建立完整的链路[4]。这个算法适合军事和快速的通信任务,节约资源和获取宝贵的信息时间。