支持多类业务的移动Ad Hoc网络拓扑透明MAC调度码
无线网络与广域网技术
（6）DDN数字数据网：利用数字信道提供数据通信的传输网，主要提供点 到点及点到多点的专线专网。DDN采用时分多路复用技术TDM，为用户提 供半永久性或永久性连接 电路，所以DDN的信道是非交换，用户独占的永 久虚电路（PVC）。
（7）SDH光同步数字传输网：是一种全新技术体制，采用时分复技术TDM。 具有路由自动选择能力，上下电路维护、控制、管理功能强，标准统一，便 于传输更高速率的 业务等优点。具有统一的光接口，自愈环。SDH采用的 信息结构等级为同步传送模块， 最基本模块为STM－1，可以进行构成复用， 最高可复用为STM－256。
（8）SONET同步光纤网：SDH/SONET定义了一组在光纤上传输光信号的速率和格式， 通常统称为光同步数字传输网，是宽带综合数字网B- ISDN的基础之一。SDH/SONET采 用时分复用技术TDM。SONET多用于北美和日本，SDH多用于中国和欧洲。OC-N是 SONET 的速率标准。 OC-1：51.84Mbps OC-3：155.52Mbps OC-12：622.08Mbps
3.无线加密：
（1）WEP：有线等效保密WEP协议是对在两台设备间无线传输的数据进行加密的方式， 用以防止非法用户窃听或侵入无线网络。WEP使用了RC4算法，有漏洞，被淘汰。 （2）WPA-PSK（TKIP）：基于802.11i协议。WPA的安全机制，使用TKIP协议（临时密 钥完整性协议），加密算法还是WEP中使用的加密算法RC4，每一个使用者必须输入密钥 来 接入网络，密钥可以是8到63个ASCII字符、或是64个16进位数字（256位元）。 （3）WPA2-PSK（AES）：WPA2支持AES（高级加密算法），使用CCMP协议（计数器 模式密码块链消息完整码协议）。 （4）WPA-PSK（TKIP）+WPA2-PSK（AES）：采用上述两种加密方式的结合，是当前 无线路由里最高的加密模式，但是这种加密模式因为兼容性的问题，还没有被很多用户所 使 用。目前最广为使用的就是WPA-PSK（TKIP）和WPA2-PSK（AES）两种加密模式。
第六讲 Ad Hoc网络
Ad Hoc网络的概念和特征
(2)自组织。Ad hoc网络相对常规通信网络而言， 最大的区别就是可以在任何时刻、任何地点不需要 现有信息基础网络设施(包一种体现形式。
(3)多跳路由。当节点要与其覆盖范围之外的节点 进行通信时，需要中间节点的多跳转发。与固定网 络的多跳不同，Ad hoc网络中的多跳路由是由普 通的网络节点完成的，而不是由专用的路由设备 (如路由器)完成。网络中的每一个网络节点扮演着 多个角色，它们可以是服务器、终端，也可以是路 由器。
Ad Hoc网络的概念和特征
(4)动态变化的网络拓扑结构。拓扑结构中代表移 动终端顶点的增加或消失，代表无线信道的有向边 的增加和消失，网络拓扑结构的分割和合并等等。
(5)移动终端的局限性。Ad hoc网络中，用户终端 通常以PDA(个人数字助理)、掌上型电脑或手持式 电脑为主要形式。相对于台式机而言，在带来移动 性、灵巧、轻便等好处的同时，其固有的特性，例 如依靠电池这样的可耗尽能源提供电源(车载终端 的电源相对而言较有保障)、内存较小、CPU性能 较低等，给Ad hoc网络环境下的网络协议和应用 程序设计开发带来一定的难度。
当网络的规模较小时，可以采用简单的平面 式结构;而当网络的规模增大时，应采用分 级结构。美军在其战术互联网中使用近期数 字电台NTDR(Near Term Digital Radio组 网时采用的就是如图c所示的双频分级结构。
三、移动Ad Hoc网络MAC协议
1、Ad Hoc MAC协议面临的问题
在分级结构的网络中，簇成员的功能比较简的一， 不需要维护复杂的路由信息，这大大减少了网络中 路由控制信息的数量，因此具有很好的可扩充性。 由于簇头结点可以随时选举产生，分级结构也具有 很强的抗毁性。分级结构的缺点是:维护分级结构 需要结点执行簇头选举算法，簇头结点可能会成为 网络的瓶胫。
AdHoc网络技术浅析网络
AdHoc网络技术浅析网络AdHoc网络技术是无线通信网络中的一个重要分支，它可以在没有固定基础设施支持的情况下通过无线方式互相连接，形成一个临时性的网络。
AdHoc网络应用场景十分广泛，例如：紧急事故场景下的快速组网、临时搭建的电子商务展示、移动车队协作以及军事作战等。
AdHoc网络以其高效、灵活和安全等优良特性在实际应用中得到了广泛的应用。
AdHoc网络技术是由许多无线节点组成的，每个节点都可以在移动的过程中互相通信。
在AdHoc网络中每个节点都是平等的，节点之间通过无线信道进行通信。
AdHoc网络的核心是路由技术，它可以将数据包从源节点沿着中间节点的某些路径传递到目的节点。
路由协议的设计是AdHoc网络中最为重要的因素之一。
典型的AdHoc网络路由协议包括：基于跳数的路由协议、基于位置的路由协议、基于负载的路由协议、基于能量的路由协议等等。
不同的路由协议在AdHoc网络中的应用和性能也会有所不同，需要根据具体的应用场景来选择不同的路由协议。
AdHoc网络具有以下优势：1. 灵活性好：AdHoc网络可以没有任何基础设施支持地进行通信，可以快速组网，模块化、可扩展性、易于配置。
2. 建立快速、易于维护：AdHoc网络能够在任何时候、任何地点都能够建立，能够使节点彼此协同工作，快速响应任何网络变化，并且具有良好的自组织和自适应性。
3. 安全性高：AdHoc网络采用分布式的机制使得网络更为安全，各个节点之间都通过密码等手段进行通信保护，降低了网络攻击和破坏的风险。
4. 可靠性强：AdHoc网络具有高可靠性与自恢复能力。
它可以识别并修复节点间的故障，操作更加灵活，是一个高度可靠的网络。
AdHoc网络也存在一些缺点：1. 能耗问题：由于AdHoc网络的节点数量较多，需要不断的广播信息，消耗了大量能量资源。
2. 安全性问题：由于网络结构灵活多变，节点数量较多，因此安全存在较大的风险隐患。
3. 通信质量问题：AdHoc网络通信质量弱，很容易受到信号干扰和阻塞。
计算机网络中的移动Ad Hoc网络研究
计算机网络中的移动Ad Hoc网络研究随着无线移动计算设备的普及，移动Ad Hoc网络也逐渐成为计算机网络的研究热点。
移动Ad Hoc网络是一个无线自组织网络，不需要任何基础设施即可进行通信。
它是由一组移动无线节点组成的网络，这些节点可以是移动设备、无线嵌入式设备或任何其他可以相互通信的设备。
移动Ad Hoc网络具有广阔的应用前景，例如应急通信、军事通信、智能交通等领域。
移动Ad Hoc网络的研究面临着多种挑战。
其中最大的挑战是网络拓扑的不稳定性。
由于节点的移动性，网络的拓扑结构经常发生变化，这导致路由协议需要快速适应网络拓扑的变化。
此外，在移动Ad Hoc网络中，发生许多隐藏和公开的信道冲突，导致数据包丢失和网络性能下降。
因此，为了保证移动Ad Hoc网络的高性能和可靠性，需要对路由协议、路由发现、拓扑维护等方面进行深入研究。
目前，移动Ad Hoc网络的研究已经取得了不少进展。
其中最重要的进展是基于跳数的路由协议，例如AODV，DSR等。
这些路由协议通过每个节点转发数据包来维护网络中的路径。
其中AODV使用目的地序列号来避免环路，DSR使用源路由器来避免环路。
这些基于跳数的路由协议已经被证明是在小规模网络中非常有效的，但是在大规模网络中，由于节点数目的增加，路由器的负载和网络瓶颈问题变得非常严重。
随着移动Ad Hoc网络的发展，越来越多的自适应路由协议被提出和应用。
这些协议的关键在于对网络中的信息共享，从而更好地协调路由和拓扑控制。
例如，OLSR协议使用多播算法来共享邻居信息，Ad Hoc路由信息协议使用Bloom过滤器来共享本地拓扑信息。
另一种方式是启用节点间的灵活合作，如基于博弈论中的合作和非合作策略。
这种合作策略下，节点间通过追踪彼此的行为进行路由控制和优化，从而提高网络的性能和可靠性。
除了路由协议，移动Ad Hoc网络的拓扑维护和节点定位也是研究热点。
定位是移动Ad Hoc网络中的关键问题之一，因为很多应用，例如智能交通系统、医疗保健和行动通信等，都需要准确的位置信息。
Ad Hoc网络的研究现状与发展
Ad Hoc网络的研究现状与发展摘要：Ad Hoc网络做为一种能够临时快速自动组网的移动通信技术越来越得到专家们的重视，目前Ad Hoc网络也是无线网络研究中的一个重点和热点。
介绍了Ad Hoc网络的特点和应用以及Ad Hoc网络的研究状况。
关键词：Ad hoc网络；自组织；多跳网络；移动终端1 Ad Hoc网络的概念即移动自组网通信技术，也即无线Ad Hoc网络。
“Ad Hoc”一词来源于拉丁语，是“特别的，专门的”意思。
这里提出的“Ad Hoc 技术”就是一种特定的无线网络结构，强调多跳(Multi-hop)、自组织、无中心的概念，因此国内一般把基于Ad Hoc。
技术的网络译为“自组网”或者“多跳网络”等等。
2 Ad Hoc网络的特点与应用2.1 Ad Hoc网络与传统通信网络的比较与传统通信网络相比，Ad Hoc网络具有以下特点:（1）无中心和自组织性。
Ad Hoc网络没有绝对的控制中心，所有节点地位平等，各节点通过网络协议和分布式算法协调工作，节点可以随时加入和离开网络；（2）动态变化的网络拓扑。
Ad Hoc网络的移动节点能以任何速度和方向移动，加上无线信道的功率和干扰等因素，因而网络拓扑随时变化并难以预测；（3）移动终端的便携性和资源局限性。
移动终端虽具有轻巧便携等优点，但也存在能源受限、内存较少、CPU处理能力较低等缺点；（4）安全性差。
由于采用无线信道、分布式控制等技术，Ad Hoc网络的安全性较差，容易受到网络入侵和攻击，影响整个网络的性能。
2.2 Ad Hoc网络的应用Ad Hoc网络的无中心设施的优点是不可替代的，其应用可归纳以下几类:（1）军事应用:Ad Hoc网络具有的无基础设施特点非常适应了现代战争快速准确的要求，如美军的数字电台NTDR利用了AdHoc网络技术；（2）灾后紧急应用:在发生地震、洪水等自然灾害后，固定的通信设施可能无法运作，但又需要有效的救灾措施和技术。
移动Adhoc网络的特点及应用
移动Adhoc⽹络的特点及应⽤移动Ad hoc⽹络的特点及应⽤1 Ad hoc⽹络的定义Ad hoc⽹是⼀种多跳的、⽆中⼼的、⾃组织⽆线⽹络，⼜称为多跳⽹（Multi-hop Network）、⽆基础设施⽹（Infrastructure less Network）或⾃组织⽹（Self-organizing Network）。
整个⽹络没有固定的基础设施，每个节点都是移动的，并且都能以任意⽅式动态地保持与其它节点的联系。
在这种⽹络中，由于终端⽆线覆盖取值范围的有限性，两个⽆法直接进⾏通信的⽤户终端可以借助其它节点进⾏分组转发。
每⼀个节点同时是⼀个路由器，它们能完成发现以及维持到其它节点路由的功能。
Ad hoc⽹络凭借其基于IP的分组交换技术，可以提供⾼速率（现有的移动蜂窝⽹的传输速率不超过2Mbit/s，⽽Ad hoc⽹络在2～6GHz频段上可提供2～50Mbit/s的数据速率）的数据业务和多媒体业务，从⽽成为第三代全球移动通信系统的⼀个重要补充；另⼀⽅⾯，Ad hoc⽹络也可以作为Internet⽹络的⽆线延伸。
2 Ad hoc⽹络的特点Ad hoc⽹络的主要特征有以下⼏点：1)最⼩化的基础设施⽀持。
2)⾃组织和⾃管理。
既然⽹络基础结构是不具可⽤性的，这些节点必须通过⾃⼰组织和维护⽹络（要求有⾃主的分布式控制）。
节点能侦测到其它节点的存在，并和它们⼀起加⼊⽹络。
3)⼤部分甚⾄所有节点都在移动，导致⽹络拓扑动态变化。
当节点移动时，⽹络拓扑变化，新的节点加⼊，⼀些节点离开，或者是⼀些路由中断。
经常出现频繁的、临时的、突发性的⽹络连接损失。
4)⽆线链路。
既然⼤多数节点是移动的，那就意味着只能是⽆线通信⽅式。
5)节点既是⼀个主机，⼜是⼀个路由器。
⼀个节点可能想连接到超出单跳距离外的另⼀个节点，那么对每⼀个节点⽽⾔，路由功能是必需的，因为⽹络没有下部结构⽀持，节点不必是同⼀类型（可以是电话、PDA、膝上型电脑、传感器等）。
ad hoc网络的路由协议
B
A-B E
A-B-E
H 目的节点 A-C-D-G
A-C-D D
G
F
A-C-D-F
A 源节点 A (A) ID=8
A-B E (A,B) ID=8
A-B-E
(A,B,E) ID=8 路由请求
20
按需驱动路由协议
DSR路由发现过程：路由应答
路由应答的基本操作 目的节点接收到路由请求后，把路由信息加入到路由 应答报文（RREP）中，并将此报文回送给源节点。 如果目的节点路由缓存中有到达发起节点的路由，此 时目的节点可以直接使用该路由回送路由应答。如果目 的节点路由缓存中没有到达发起节点的路由，此时需要 考虑节点通信链路的方向性问题。 ①如果源-目的是双向通信链路，此时目的节点到发起 节点的路由即为发起节点到目的节点路由的反向路由。 ②如果源-目的是单向通信链路，目的节点就需要发起 到源节点的路由发现过程，同时将路由应答报文捎带在 新的路由请求中。 源节点接收到RREP后在路由缓存中存储路由信息。
15
按需驱动路由协议
DSR路由发现过程
路由发现的基本操作 （ 2 ）中间节点收到路由请求报文后，需要进行请求 报文检测。 ①中间节点收到来自同一个源节点，并且请求ID相同 的路由请求报文，则直接将该报文丢弃。
A 源节点 A A-C A C A-B-E F B A-B E A-B-E-F A-B-E H 目的节点
10
按需驱动路由协议
DSR（Dynamic Source Routing ）
基于源路由方式的按需路由协议。 节点需要发送数据分组时才进行路由发现过 程。 发送节点在路由分组中包含了源 -目的节点的 完整路由信息，该路由信息由网络中的若干 节点地址组成，各个节点按照该路由信息来 转发分组。
移动Adhoc网络(七)
案例
美军在阿富汗战争中使用了移动Adhoc网络，实现了战 场信息的快速传递和共享，提高了作战效率和指挥能力 。
灾难救援通信网络
灾难救援通信网络
在自然灾害或人为灾难发生后，传统的通信基础设施 可能遭到破坏，移动Adhoc网络能够为救援人员提供 可靠的通信支持，保障救援工作的顺利进行。
案例
2010年海地地震后，救援人员利用移动Adhoc网络建 立了临时通信系统，实现了灾区内部和外部的信息传递 和协调，为救援工作提供了有力支持。
的安全性。
认证机制
02
对节点进行身份验证，防止恶意节点加入网络。
隐私保护
03
通过匿名、混淆等手段保护用户的隐私信息，防止被窃取或滥
用。
03
移动Adhoc网络的关键 技术挑战
能耗管理
总结词
能耗管理是移动Adhoc网络面临的重要挑战之一，由于节点能量有限，如何高效地利用能量，延长网络寿命是关 键。
详细描述
02
移动Adhoc网络的体系 结构与技术
网络拓扑结构
动态性
由于节点的移动性，网络拓扑结构不断变化。
自组织性
节点无需预先配置，能够自动发现并建立通 信。
多跳通信
由于无线传输范围的限制，节点间通常需要 通过多跳中继进行通信。
路由协议
反应式路由协议
当源节点需要发送数据时，会向其邻居节点广播路由 请求，直到找到目标节点或路由中断。
过程中的能量消耗。
拓扑控制算法优化
总结词
拓扑控制算法优化旨在通过合理配置网络节点和链路 ，提高网络性能和稳定性。
详细描述
拓扑控制算法优化包括节点功率控制、邻居节点选择 、网络连通性保持等方面，通过优化这些方面，可以 有效降低网络干扰，提高数据传输效率。
无线网络第五章移动ADHOC网络
移动AD Hoc网络发展简述 移动AD Hoc网络发展简述
当前应用： 当前应用：
军事：军事指挥，紧急救援（野外有毒气体探测） 军事：军事指挥，紧急救援（野外有毒气体探测）
移动性强 传统集中式管理模式不适用； 移动性强，传统集中式管理模式不适用； 保密要求强，卫星和广域网技术安全性差。 保密要求强，卫星和广域网技术安全性差。
移动设备电池能力有限； 移动设备电池能力有限； 没有集中节点与外部系统互联难度 外部系统互联难度大 没有集中节点与外部系统互联难度大； 消费者应用付费机制实行困难。 消费者应用付费机制实行困难。
MANET节点结构 MANET节点结构
主机：面向移动用户，完成数据处理等功能。 主机：面向移动用户，完成数据处理等功能。 路由器：负责路由选择、转发用户数据报功能。 路由器：负责路由选择、转发用户数据报功能。 无线收发装置 完成数据传输功能。 收发装置： 无线收发装置：完成数据传输功能。 AD Hoc网络的关键问题：如何发现、收集和使用拓 Hoc网络的关键问题 如何发现、收集和使用拓 网络的关键问题： 扑信息形成合理的网络结构。 扑信息形成合理的网络结构。
解决方案
研究人员提出不需要基础设施支持的移动Ad Hoc解 研究人员提出不需要基础设施支持的移动Ad Hoc解 提出不需要基础设施支持的移动 方案： 决方案： 移动Ad Hoc网络 网络（ Network） 移动Ad Hoc网络（MANet:Mobile AdHoc Network） 复杂的分布式网络系统，是自组织、自愈网络 网络： 是复杂的分布式网络系统，是自组织、自愈网络：
MANET网络的特点 MANET网络的特点
移动Adhoc网络
MANET网络结构
平面结构（完全分布式）
所有节点的地位平等
层次结构（分层分布式）
网络被划分为簇（cluster） 每个簇由一个簇头和多个簇成员组成 簇头可形成更高一级的网络
平面结构的优缺点
优点
简单
所有节点能力相同
健壮
只要存在多条路径就能通信
相对安全
节点覆盖范围较小
缺点
安全问题
无线信道更容易受到各种攻击 缺乏物理保护使得攻击可能来自内部 移动性使得节点之间的信任关系不断变化 安全策略应具有可扩展性
MANET面临的问题—3
网络管理
拓扑管理
确定一种将一组节点组织成网络的机制
移动性管理
跟踪网络内移动节点的位置
服务质量保证
多跳拓扑动态变化的MANET服务质量保证仍然 是个问题
路由开销大 可扩充性差
层次结构的优缺点
优点
Cluster成员功能简单 路由信息局部化 节点定位简单 可扩展性好 抗毁性好
缺点
Cluster头需要选择 所有传输都通过头 Cluster头是瓶颈
MANET路由概述
MANET路由概述
通信两点可能不在相互的无线传输范围内 需要其他节点承担路由器的转发工作 节点移动需要发现新路由
接收端和发送端可使 用比两者直接通信小 的多的功率进行通信>大大节约能量的消耗
中间节点参与分组转 发->能有效降低对无 线传输设备的设计难 度和成本，同时扩大 自组网络覆盖范围
MANET网络的特点—5
有限的无线传输带宽
无线信道能提供的网络带宽比有线信道要低很多 竞争共享无线信道产生的碰撞 信号衰减、噪声干扰以及信道之间干扰等
Internet工作组
ADHoc自组织网络的MAC接入协议
adhoc网络特点
01
自组织性
adhoc网络无需中心节点控制， 节点之间可以自动发现和建立通 信链路。
多跳性
02
03
动态性
由于节点之间的距离可能较远， 需要通过其他节点进行转发实现 通信。
网络拓扑结构会随着节点的移动 而发生变化，需要动态地维护通 信链路。
adhoc网络应用场景
军事通信
adhoc网络在军事领域中广泛应用于战场通信、情报传递等场景。
adhoc自组织网络的mac接入协 议
目录
• 引言 • adhoc网络概述 • mac接入协议概述 • adhoc自组织网络的mac接入协议设计 • 协议性能分析 • 结论与展望
01 引言
背景介绍
无线通信技术的快速发展
随着无线通信技术的不断进步，自组织网络（Ad Hoc）成为一种灵活、便捷的通信方式，广泛应用于军事、应 急救援、物联网等领域。
跳通信
关键技术实现
信道监听机制
节点通过监听信道状态来判断是否发送数据， 避免冲突和碰撞
路由优化
根据网络拓扑变化和通信需求，动态调整路 由路径，提高数据传输效率
控制信息交换
节点之间通过交换控制信息来协调数据发送， 实现公平访问信道
能量管理
采用节能机制，如功率控制和休眠调度，降 低能耗，延长网络寿命
05 协议性能分析
03
提高网络自适应和自组织能力。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
03
通过仿真实验验证了所提协议 在各种场景下的性能优势，包 括不同节点数量、移动速度和 网络负载等。
未来研究方向
01
进一步优化MAC接入协议，以适应更广泛的场景和需求，包括 大规模网络、异构节点和实时应用等。
移动Adhoc网络同步MAC协议研究分析
协议 设计 面临的 问题 ， 当前较 常用的 Ａ ｏ 网络 同步 ＭＡ 对 ｄ ｃ ｈ Ｃ协议 进行 了分析比较 ， 为进一步对 ＭＡ Ｃ协议 的研 究提 出了新的课题。
【 关键词 】 ｄｈｃ Ａ ｏ ￣
０ 引 言
； Ｃ协议 ；Ｄ ； ＭＡ Ｔ ＭＡ 时隙
Ｆ Ｒ 在 同步网络中实现了全分布式的信道接人控制 ．可应 用于 ＰＰ 各种规模的移动 自组织 网络 中。通过节点 间的竞争 ， 实现 了 自组 网 中 两跳范围 内无冲突的广播时隙 的可靠分配 和调度 。通过仿真表 明 。 采 用多跳 ｐ ｕ ｏ Ｂ ｙ ａ 算 法 的 Ｆ Ｒ ．节点 的预约 过程收 敛快速 、 ｓ ｄ — ａｓ ｎ ｅ ｉ ＰＰ 稳 定． 具有与采用 中心控制机制 的 Ｒ Ｄ协议相 同的性 能 ＡＮ 该协议是针对广播业务设计 的． 没有考虑传 送点对点业务 时协议 的具体运行情况 。 利用该协议传送点对点业务 时． 会造成 资源的浪费。
用来更新节点 的时序表 ． 该时序表 以广播 的形式 进行传 递 ． 包括控 制
时序 表 和信 息 时 序 表
节点 。 暴终端 因听不 到发送 节点的发送而延迟发送 。 因为它在接收 但 节点的通信范围外 ， 的发送实际上并不会 造成冲突 这就引 入了不 它
必 要 的 延 迟
１３ 节点移动影响 ． ． Ａ ｏ ｄｈ ｃ网络 中的节点是移动 的． 这会造成 网络拓扑结构 的不 断变 化。当一对节点正在通信时 ． 因移动 而进入接 收节点通信 范围的节点 （ 侵节点） 入 可能会发送数据而引起报文 冲突
第7章_移动Ad_hoc网络
分配方法
1．冲突检测分配法 2．无冲突分配法 3．最大努力分配法
7.5 移动Ad Hoc网络的功率控制
可达性(Accessibility)和便携性(Portability)
在移动Ad Hoc网络中是一对矛盾的综合体。 功率管理是无线通信领域中最富挑战性的一 个问题。
7.5.1 功率消耗源
7.1.3 移动Ad Hoc网络的定义
无中心 Ad hoc网络没有严格的控制中心。所有结点的地位平等，即是一个对 等式网络。结点可以随时加入和离开网络。任何结点的故障不会影响整 个网络的运行，具有很强的抗毁性。 自组织 网络的布设或展开无需依赖于任何预设的网络设施。结点通过分层协议 和分布式算法协调各自的行为，结点开机后就可以快速、自动地组成一 个独立的网络。 多跳路由 当结点要与其覆盖范围之外的结点进行通信时，需要中间结点的多跳转 发。与固定网络的多跳不同，Ad hoc网络中的多跳路由是由普通的网 络结点完成的，而不是由专用的路由设备（如路由器）完成的。 动态拓扑 Ad hoc网络是一个动态的网络。网络结点可以随处移动，也可以随时 开机和关机，这些都会使网络的拓扑结构随时发生变化。 这些特点使 得Ad hoc网络在体系结构、网络组织、协议设计等方面都与普通的蜂 窝移动通信网络和固定通信网络有着显著的区别。
与通信有关的功率消耗源
与计算有关的功率消耗源
与通信有关的功率消耗源
在移动Ad
Hoc网络中，通信涉及源节点、中 间节点，以及目的节点对收发信机的使用。 一部典型的移动电台可能存在三种工作方式： 发射、接收、备用。 发射方式功耗最大，备用方式功耗最小。 在能量资源有限条件下的协议开发目标是： 对于一个给定通信任务，收发信机的使用最 优化。
adhoc 网络
网络平安——Adhoc网络技术1.Adhoc网络概述AdHoC源于拉丁语，意思是“forihis”，即“专用的、特定的“。
AdHoC网络是由一姐带有无线收发装置的移动终端组成的一个多跳临时性自治系统.每个移动终端兼备路Ill ffi和主机两种功能：作为主机•终端须要运行面对用户的应用程序：作为路由器,终端须要运行相应的路由协议，依兆路由策略和路由表参加分组转发和路由维护工作。
在AdHOC网络中，节点间的路由通常由多个网段（跳）组成，由于终端的无线传输范困有限，两个无法干脆通信的终Jffi节点往往要通过多个中间节点的转发来实现通信.所以又称为多跳无线网、自组织网络、无固定谀施的网络或对等网络.图I所示为AdHoc网络的一种典里结构.图1AdHOC网络的一种典型结构AdHocN络目前有着广泛应用前景.主要有：I）军事应用：军事应用地AdHOC网络技术的主要应用域域.因其特。
的无需架设网络设施、可快速锭开、抗毁性强等特点，成为战场通信的首选技术。
2）探测网络：探测网络是AdHuC网络技术的另一人应用领域。
对于许多应用场合来说探测网络只能运用无线通信技术。
田于探测网络往往Ill各种各样的传感器构成,而考虑到体枳和节能等因素,传感器的放射功率不行使很大，运用AdHoc网络实现多跳通信是特别好用的解决方法。
分散在各处的传憎器组成AdHoc网络,可以实现传感器之间和与限制中心之间的通信。
3）紧急和临时场合：在发生了地震、水灾、强热带风猱或遭遇其他灾难打击后，固定的通信网络设施（如有线通信网络、蜂窝移动通信网络的基站等网络设施、卫星通信地球站以及微波接力站等）可能被全部擢毁或无法正常工作，这时就须要AdHUc网络这种不依捷任何固定网络设施又能快速布设的自如织网络技术.类似地∙处于边远或偏僻野外地区时,同样无法依就固定或预谀的网络设值进行通信.AdHOC网络技术的独立组网实力和自组织特点，成为这些场合通信的最佳选择。
ADHOC路由协议图解
Copyright ©2006 YAN Wei. All rights reserved.1第二十一讲移动ad hoc 网络Copyright ©2006 YAN Wei. All rights reserved.2移动ad hoc 网络基础知识r 基本要求¦熟练掌握MANET 基本概念¦掌握MANET 路由体系¦掌握DSDV 协议思想¦掌握DSR 协议思想r 阅读¦5.2.9¦参考资料r 主要内容¦MANET 概述¦MANET 路由概述¦主动路由&DSDV ¦按需路由&DSR ¦层次路由概述Copyright ©2006 YAN Wei. All rights reserved.3移动无线网络r 蜂窝移动通信网络¦移动终端和固定基站互相通信¦移动终端不具备路由功能¦基站负责路由和交换功能¦基站充当接入有线网络的网关InternetCopyright ©2006 YAN Wei. All rights reserved.4移动无线网络r WLAN¦移动节点配备无线网网卡¦移动节点通过接入点与固定网络连接¦WLAN 工作在链路层，对网络层透明²对网络层来说WLAN 是一个单跳网络依赖于类似基站或接入点的现有网络基础设施︒~~Internet移动互联网的需求r 特殊环境（空旷）r 临时会议/紧急情况r 科学考察/探险/军事战场r 接入网络服务商所需的时间和成本r 现有服务和架构的性能或者能力r 用户可远离网络基础设施而保持与网络的连接无网络设施可用不想使用网络设施延伸网络设施的范围移动互联网的起源r 源自军事领域¦20世纪70年代分组无线网（PRNET ）¦1983年的抗毁自适应网络（SURAN ）¦1994年的全球移动信息系统（GloMo ）r IEEE802.11首次提出“ad hoc”r IETF1997年成立MANET 工作组r IRTF 在2003成立了ANS 研究组DARPA资助MANET ：mobile ad hoc network ANS ：Ad Hoc Networks ScalabilityCopyright ©2006 YAN Wei. All rights reserved.7移动ad hoc 网络r 移动Ad hoc 网络/多跳无线网络¦由一组带有无线通信收发装置的移动终端节点组成¦网络中每个终端可以自由移动、地位相等¦是一个多跳、临时、无中心网络¦不需要现有信息基础网络设施的支持¦可以在任何时候、任何地点快速构建Ad hoc à“for the specific purpose only ”Copyright ©2006 YAN Wei. All rights reserved.8移动ad hoc 网络的特点r 具备移动通信网络和计算机网络的特点r 网络拓扑动态变化r 无中心网络的自组性r 多跳组网方式r 有限的无线传输带宽r 移动终端的自主性r 安全性差r 网络的可扩展性不强r 存在单向的无线信道r 生存时间短¦多跳无线网¦自组织网络¦无固定设施¦对等网络Copyright ©2006 YAN Wei. All rights reserved.9移动ad hoc 网络与其他网络比较r 与常规移动通信网络比较¦不需要网络通信基础设施支持¦不依赖基站进行通信¦分组交换机制¦数据通信业务为主¦拓扑结构动态变化r 与传统固定网络比较¦固定网络中主机位置基本不变¦固定网络结构一般比较复杂¦ad hoc 网络规模相对较小¦ad hoc 网络的拓扑结构比较简单¦ad hoc 网络拓扑结构快速变化Copyright ©2006 YAN Wei. All rights reserved.10ad hoc 网络与其他网络（续）r 与分组无线网、无线局域网、红外网络比较¦单跳与多跳¦研究重点不同¦通信模式不同导致Ad hoc 网络的研究内容主要以路由协议为核心的网络层设计WLAN 、红外网络都是单跳网络，不存在路由问题移动终端的所有通信都要经过接入点进行ad hoc 移动终端的通信是对等的主要研究内容是在网络的物理层和DLad hoc 网络应用现状与前景Nova 的无线移动路由器实现ad hoc 网络的关键技术r 路由协议r 服务质量r 功率控制r 安全问题r Ad hoc 网络的互联r Ad hoc 网络的资源管理r 传输层服务的性能m 感知网络拓扑结构的变化m 维护网络拓扑的连接m 高度自适应的路由m 广播和多播¦信道接入技术¦能耗节约机制m 多个ad hoc 网络互联m 内部节点访问Internet 功能Copyright ©2006 YAN Wei. All rights reserved.13Ad hoc 网络的多跳通信r 通信两点可能不在相互的无线传输范围内r 需要其他节点承担路由器的转发工作r 节点移动要发现新路由AB CCopyright ©2006 YAN Wei. All rights reserved.14Ad hoc 路由面临的困难r 路由信息不易获得¦定期交换路由信息或者按需搜索路由的开销大¦网络资源有限，并且必须被所有节点共享¦节点资源（电池、CPU 等）也是有限¦也许不可能收集齐所有的路由信息r 路由信息不完整¦由于移动和分区很难将信息分发到一个没有固定成员网络的所有节点r 路由信息可能过期¦不可能连续地或者立即地交换信息¦节点随时移动¦无线传播变化很大Copyright ©2006 YAN Wei. All rights reserved.15常规路由协议是否可用？r 常规路由协议不是为移动性和低带宽网络设计的r DV 算法存在“无穷计算”问题和慢收敛r 采用泛洪技术的（链路状态）协议造成额外的通信和控制开销r 常规路由协议周期性地路由更新消耗大量的网络带宽和节点能源r 当网络节点失效和网络分区时形成路由回路r 无线终端功率的差异以及无线信道的干扰导致单向信道的存在Copyright ©2006 YAN Wei. All rights reserved.16Ad hoc 网络对路由协议的要求r 收敛迅速r 提供无环路由r 避免无穷计算r 控制管理开销小r 对终端无过高要求r 支持单向信道r 尽量简单实用r 路由机制必须适应网络三个不断变化的基本特征¦移动节点的总体密度¦节点到节点的拓扑¦网络的使用模式Ad hoc 路由协议分类r 平面路由¦无需建立具有特殊cluster 头功能节点的层次结构；¦不划分区域以及所谓的区内/外不同路由¦所有的节点在路由机制中地位平等¦寻址方式是平面的r 层次路由¦节点功能不同¦寻址方式是分层进行的r 地理信息辅助路由¦利用地理信息进行路由选择非地理定位辅助路由表驱动(Proactive)DSDV CGSR 按需驱动(Reactive)LMR ABRTORA SSROLSRTBRPF WRP FSR FSLS STARA平面路由分层路由ZRP HSR CEDAR LANMAR地理定位辅助路由LAR DREAM GPSR GeoCastAd hoc 单播路由协议DSR AODVCopyright ©2006 YAN Wei. All rights reserved.19主动路由r 表驱动（Table driven ）路由¦先应式路由机制²传统的分布式最短路径路由协议–链路状态或者距离向量–所有节点连续更新“可达”信息¦每个节点维护到网络中所有节点的路由¦所有路由都已经存在并且随时可用¦路由请求的延迟低¦路由开销大¦OLSR 、TBRPFCopyright ©2006 YAN Wei. All rights reserved.20DV 协议能否适应MANET ?r DV 的固有缺点¦无法发现路由回路¦“无穷计算”问题r DSDV (Destination-sequenced distance vector )¦没有全局拓扑视图¦主动先应式路由¦每个节点维护到所有已知目的地的路由信息¦路由信息必须定期更新¦即使网络拓扑没有变化也有通信开销¦维护的路由可能从来不用DV 不能直接用在MANETCopyright ©2006 YAN Wei. All rights reserved.21DSDV 协议特点r 保持了DV 算法的简单性r 确保无路由回路¦新的路由表带有目标序列号r 对于拓扑变化能快速反应¦当路由表发生重大变化时立即启动route advertisement¦但是延迟不稳定路由的通告(减缓路由波动)Copyright ©2006 YAN Wei. All rights reserved.22DSDV 路由表r Sequence number¦由目标节点确定，用来保证不出现路由回环r Install time¦该表项的创建时间(用来删除表中过时路由信息)r Stable data¦用来缓解路由波动Dest .A B C DNext A B B BMetric 0134Seq. no A-550B-102C-588D-312Install time 001000001200001200001200Stable data Ptr_A Ptr_B Ptr_C Ptr_D 路由通告（route advertisement ）r 向每个邻居通告自己的路由信息¦目标地址¦metric = 到目标的跳计数¦目的地的序号r 设置序号的规则¦每次通告递增自己的目标序号（只用偶数值）¦如果一个节点不再可达(timeout)，则将该节点的序号递增1(奇数值)并置metric = ∞路由选择(Route Selection)r 将收到的路由更新信息与自己的路由表比较¦选择目标序号大的路由(这样能确保使用的总是来自目的地的最新路由信息)¦如果目标序号相同，则选择具有较好metric 值的路由。
MACA论文
MACA-PR协议浅析摘要：本文将就MACA协议的相关情况进行介绍，同时介绍了移动多跳无线网络中支持QoS的困难和相关工作，阐述了一种用于在Ad hoc网络中支持多媒体业务的异步网络协议—MACA/PR，并详细地说明了其捎带预约机制和QoS 路由算法。
关键字：MACA，MACA-PR1、引言说到MACA-PR我们就不能不先介绍一下MACA协议。
Ad hoc网络是一种移动多跳无线网络，由于隐终端和暴露终端问题的存在，其MAC层的控制协议就成为网络需要解决的重点问题。
其中，MACA是第一个使用RTS-CTS控制报文握手来解决ad hoc网络隐藏终端和暴露终端问题的信道接入协议。
MACA源于CSMA/CA（载波侦听/冲突避免）。
在CSMA/CA接入协议中，发送者和接收者在发送数据报文前首先使用RTS-CTS控制报文握手。
目的是通知接收者做好接收数据的准备。
但是这种机制在无线网络中存在问题，也就是常说的隐终端和暴漏终端问题，CSMA/CA用在ad hoc网络的问题如下：●由于隐藏终端的存在，节点检测不到载波并不意味着信道空闲可以发送数据；●由于暴露终端的存在，节点检测到载波也并不意味着信道忙不能发送数据。
从这种意义上来说，载波监听的结果不一定有用。
由于上述问题，为了简化硬件的设计，降低硬件实现的复杂度，MACA建议不使用载波监听。
CSMA/CA 去掉载波监听就成了MACA。
2、MACA基本思想在报文发送过程中，发送者发送数据前先向接收者发送RTS控制报文，RTS 帧中包含将要发送的分组的长度。
接收者收到RTS后，回送CTS报文，并将长度消息捎回；收到CTS后，发送者开始发送数据。
收到RTS的其它节点在一段时间内不能发送任何消息，以保证发送者能够接收并响应CTS分组。
听到CTS 的节点，知道在它的通信范围内有站要接收某种长度的分组，通过实施退避算法延迟发送来避免冲突。
发送站只有在收到对方回送的CTS后才能发送数据，如果没有收到CTS，则认为RTS因为冲突被破坏，然后执行二进制指数退避算法BEB，延迟重发RTS。
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０ 引 言
移动 自组织网络 （ ｂ ｅＡ ｏ ｅ ｏｋ ＭＡ Ｅ ） 由 Ｍｏｉ ｄＨ ｃＮ ｔ ｒ ， Ｎ Ｔ ｎ ｏ ｔｐ ｌ ｙｔ ｎ ｐ ｒｎ Ｍｅ ｉ Ａ ｃ ｓ Ｃ ｎｒｌ（ Ｃ ｃ ｅ ｕｉｇ ｃ ｄ ｏ ｏ ｉ ｄ Ｈ ｃ ｂ ｔ ｃ ：Ａ ｃ ｎ ｔ ｃｉ ｆ ｏ ｏ ｇ — ａ ｓ ａｅ ｔ ｄａ ｃ ｅ ｓ ｏ ｔ ｒ ｒ ｏ ｏ ｒ ｏ ＭＡ ）ｓｈ ｄ ｌ ｏ ｅ ｆｒｍ ｂｌ Ａ ｏ ｎ ｅ
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码保 证最低优 先级用户在一 帧中至少有一个时 隙成功传输信 息的前提 下 ， 长最小。这种调度码设 计方案 不仅 简单 码
易行 ， 而且发送 时隙选择灵活。性能分析表 明， 基于这类调度码 的无线 网络 能够 支持 多个业务类型 的用户 ， 并为各类 用户提供有保证的服 务质量。
关键词 ： 自组织 网络 ； 拓扑透 明； 服务 质量； 吞吐量 ； 传输 时延
Ｊ ｕｎ ｌｏ ｏ ｕｅ ｐｉａｉｎ ｏ ｒａ ｆＣ ｍｐ ｔｒＡｐ ｌ ｔ ｓ ｃ ｏ
Ｉ ＳＮ ０ — ０８１ Ｓ １ ｏ１ ９
２ ２． ９． ０１ ． ． ０ ０１
计算机应 用，０ ２３ （） ２０ ２０ ２ １ ，２９ ：４ ０— ４ ４
文 章 编 号 ： ０ —９８ （０ ２ ０ ２ ０ １ １ ０ １ ２ １ ）９— ４ ０—０ ０ ５
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支 持 多 类 业 务 的 移 动 Ａ ｅ网络 拓 扑 透 明 ＭＡＣ 调 度 码 ｄ Ｈｏ
李西洋 ， 范平 志
（． １ 西南交通大学 信 息科学与技术学院， 成都 ６ ０ ３ ； ２ 广西师范学 院 数学科 学学院， 宁 ５ ０ ２ ） １０ １ ． 南 ３０ ３
（ 通信作者 电子邮箱 ｌ ７ ３ ２ ．ｏ ） ｘ １＠１６ ｃｉ ｙ ｎ
摘
要 ： 计 了一 类 用 于 支 持 多种 业 务 类 型 的移 动 自组 织 网络 拓 扑 透 明媒 质 接 入 控 制 （ Ｃ 调 度 码 。这 类 调 度 设 ＭＡ ）