移动自组织网络
自组织网络
自组织网络自组织网络是一种无需中央控制的网络结构，它是由相互作用节点组成的，每个节点都能够相互通信和交换信息。
自组织网络是一种分布式系统，也被称为自组织分布式系统。
自组织网络的主要特点是去中心化和自治性，也就是说它不需要任何中央控制器或管理机构来维护网络的稳定性和安全性，每个节点都能够自主管理和调控自己的行为，自组织网络的拓扑结构是动态的，它可以根据网络内的运行情况自动优化，保证网络的可靠性和稳定性。
自组织网络的发展历程可以追溯到上世纪七十年代末期，当时，美国国防部开始研究一种新型的通信协议，旨在实现去中心化、自治性和抗故障性等特点，这就是后来成为“互联网”的技术基础。
随着计算机技术和通信技术的不断进步，自组织网络得到了广泛应用，例如无线传感网络、移动自组织网络、P2P网络、社交网络等等。
自组织网络可以解决在传统的网络和中心化系统中存在的一些问题，例如网络拥塞、单点故障、数据安全性等等，特别是在缺少基础设施或网络环境复杂的情况下，自组织网络可以发挥更大的作用。
自组织网络的基本原理是节点之间的相互连接和信息交换，它是由每个节点的自治性和协作性共同构成的。
每个节点可以根据预设的规则对其他节点的行为进行判断和选择，以保证网络运行的效率和稳定性。
自组织网络的拓扑结构通常是多层次和复杂的，它可以通过节点间的信息交流和协作来达到稳定状态。
在自组织网络的应用场景中，每个节点都可以扮演不同的角色，例如传感器节点、路由节点、存储节点等等，它们通过协作来共同完成网络的功能和服务。
自组织网络的主要特点有以下几个方面：1、去中心化和自治性：自组织网络不依赖任何中央控制器和管理机构来维护网络的稳定性和安全性，每个节点都可以自主管理和调控自己的行为，并与其他节点协作完成网络的各类任务。
2、动态性和灵活性：自组织网络的拓扑结构是动态的，节点之间的连接关系和网络的结构可以根据当前的运行状态和环境变化来自动调整和优化，保证网络的可靠性和性能稳定性。
移动自组网
移动自组网一、介绍移动自组网（Mobile Ad Hoc Network，简称MANET）是一种无线网络体系结构，由一组移动节点组成，这些节点通过无线链路相互连接，并在没有中央控制的情况下自组织地进行通信。
相比传统的固定网络，移动自组网具有更大的灵活性和适应性，可以在没有基础设施的情况下实现临时网络连接。
二、拓扑结构移动自组网通常采用分散式的拓扑结构，节点之间通过无线链路连接，并根据网络中的动态变化自主地选择最佳的路由路径。
这种拓扑结构可以适应节点的移动和网络拓扑的变化，从而满足不同应用场景的需求。
三、路由协议在移动自组网中，路由协议是实现节点之间通信的关键。
常见的路由协议有以下几种：1.AODV路由协议（Ad hoc On-demand Distance Vector）：AODV是一种基于距离向量的路由协议，它通过建立路由请求和路由反馈消息来动态地维护路由表，实现节点之间的通信。
2.DSR路由协议（Dynamic Source Routing）：DSR是一种基于源路由的协议，它使用源节点将整个路由路径编码到数据包中，并通过逐跳传输的方式实现路由。
DSR具有较低的开销，适用于小规模的移动自组网。
3.OLSR路由协议（Optimized Link State Routing）：OLSR是一种基于链路状态的路由协议，它通过建立邻居节点列表和多点中继集合来组织网络拓扑，并根据网络状态实时更新路由表。
四、应用场景移动自组网具有广泛的应用场景，如下所示：1.军事通信：移动自组网可以被应用于军事作战、军事演习等场景，通过快速、可靠的通信实现指挥和控制。
2.紧急救援：在自然灾害或紧急事故发生时，移动自组网可以在短时间内搭建起临时的通信网络，帮助救援人员进行沟通和协调。
3.智能交通：移动自组网可以用于城市交通管理系统，实现车辆之间的信息交换和协同，提高交通效率和安全性。
4.物联网：移动自组网可以作为物联网的底层网络结构，连接传感器、设备和云端，实现设备之间的即时通信和数据传输。
自组织网络
自组织网络自组织网络是一种相对较新的概念，它是指一种由许多节点相互连接而形成的网络结构。
这些节点可以是计算机、传感器、移动设备或其他类型的物理实体。
与传统的集中式网络相比，自组织网络具有更大的灵活性和鲁棒性。
在自组织网络中，每个节点都可以自主地进行决策和协作，而不需要中央调度。
在这篇文章中，我们将探讨自组织网络的概念、特点和应用。
自组织网络的基本理念是实现去中心化的网络结构。
它的发展受到了生物学上自组织现象的启发，比如蚁群和鸟群的行为。
在这些生物群体中，每个个体都遵循一定的规则，并与周围的个体进行相互作用，从而形成一种整体的智能。
自组织网络的目标就是将这种思想应用到计算机网络中，实现分布式的智能系统。
自组织网络中的节点可以自主地进行决策和协作。
每个节点都可以根据自身的状态和所接收到的信息来选择合适的行为。
这种自主性使得自组织网络具有较强的鲁棒性，即使其中的某些节点失效或离线，整个网络仍能够正常运行。
此外，自组织网络还具有较好的可扩展性，可以方便地增加或减少节点数量。
自组织网络的应用领域非常广泛。
一方面，它可以用于无线传感器网络，实现传感器节点之间的自主协作。
传感器节点可以根据环境中的数据调整自身的运行状态，从而高效地收集和处理信息。
另一方面，自组织网络还可以用于智能交通系统。
车辆和红绿灯可以通过自组织网络进行实时通信，优化交通流量和减少交通堵塞。
自组织网络还可以应用于军事领域。
军事作战中，通信是非常重要的一环。
传统的中心化通信系统往往比较容易被敌方干扰或破坏。
而自组织网络则可以通过节点之间的相互通信，实现去中心化的战场通信。
这样一来，即使部分节点被毁坏或被敌方干扰，其他节点仍然可以保持通信连接，确保战场指挥的正常进行。
虽然自组织网络具有很多优点，但也存在一些挑战和限制。
首先，自组织网络的节点通信是基于无线传输的，受到信号衰减和干扰的影响较大。
这会导致通信质量下降，影响整个网络的性能。
其次，自组织网络的安全性问题也需要引起重视。
移动自组织网络
近年来：美、英、法、荷兰等国的单兵作战系统， 未来的单兵通信系统：
宽带化的、手持或便携式个人移动终端。
军事应用（续）
自组织网技术正是建立完善的单兵通信 系统的核心技术，它对发展单兵作战系 统起到了关键的作用。
未来的Internet
移动蜂窝网络
BSC
BSC
BSC
固定网络
无线局域 网络
移动自组织 网络
二、什么是移动自组织网络？
移动自组织网络
又称移动Ad-hoc网络（MANET：Mobile Ad-hoc NETwork）、对等的（Peer-To-Peer）移动计 算网络、或无框架的移动网络。
采用无线通信技术，通过结点转发，实现网络 内部节点之间的通信。
MANET关键技术
涉及通信、计算机、网络和信息安全等 学科的最先进技术，是最新科学技术与人 类生活需要相结合的产物。
MANET关键技术
移动自组织网络路由协议 移动自组织网络中的移动代理技术 移动自组织网络中的多播算法 移动自组织网络的QoS策略 基于IP的移动自组织网络 移动自组织网络的安全协议
为什么移动自组织网络？
移动计算网络发展迅速： 人们对移动服务信息内容和形式的需求 的增加，移动数据业务和多媒体业务在 通信中的比重越来越多。
为什么移动自组织网络？（续）
现有移动计算网络的限制：
蜂窝数字分组数据（CDPD: Cellular digital Packet Data）都需要基站作为中继和管理中心，
网络层标准
移动自组织网络的网络层的研究才刚刚开始， 没有全球统一的标准系统，
IEEE802.11b标准只是规定了有一种无结构的 工作方式，没有具体的协议内容，
移动自组网中MAC层协议研究
第15期2023年8月无线互联科技Wireless Internet TechnologyNo.15August,2023基金项目:西安职业技术学院2022年度科研项目;项目名称:基于TDMA +CSMA 的无线自组网中MAC 层协议的研究;项目编号:2022YB05㊂作者简介:张富琴(1981 ),陕西延长人,高级工程师,硕士;研究方向:移动自组网㊂移动自组网中MAC 层协议研究张富琴(西安职业技术学院,陕西西安710077)摘要:移动自组网是由一组相互协作的通信节点组成的无中心控制节点㊁不依赖于任何固定网络设备的特殊网络㊂在该网络中,媒体接入控制(MAC )协议是网络实现最关键的技术之一,主要解决的是多个用户如何高效㊁合理地共享有限的信道资源问题㊂文章主要研究常用的几种MAC 接入协议㊂关键词:MAC ;CSMA ;TDMA中图分类号:TN91㊀㊀文献标志码:A0㊀引言㊀㊀目前,移动通信技术发展迅猛,但是大多数移动通信都需要有线的基础设施(如基站)的支持才能实现㊂为了实现在某些特殊应用场所不需要固定的设施支持就可以进行通信,一种有别于传统的网络技术 移动自组织网络技术应运而生㊂移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Networks)是指一种不需要基础设施的移动网络,也常被称为多跳无线网(Multi -hop Wireless Networks)㊂该网络是一个临时构建的多跳无中心网络,网络中的成员是一组具有无线通信功能的移动节点㊂这些移动节点可以在任何地方任意时刻快速地构建起一个移动通信网络,并且不需要基础设施(如基站)的支撑㊂网络中的每个节点都可以自由移动,且相互之间地位平等㊂移动自组网的出现加快了人们实现随时随地进行自由通信的进程,同时移动自组网也为临时通信㊁军事通信和灾难救助等应用提供了有效可行的解决方案㊂移动自组织网络是一种网络拓扑动态可能随时发生变化的无线网络㊂该网络体系㊁同步机制和实际应用等问题都比较复杂[1]㊂传统的固定网络和常见的蜂窝移动通信网中使用的协议和技术很难直接应用到移动自组织网络中,因此需要为移动自组织网络设计专门的协议和技术㊂目前,移动自组织网络研究中面临的主要难点和重点问题为MAC 协议㊁同步机制㊁路由协议㊁功率控制㊁Qos㊁网络资源管理㊁网络互联和安全问题等㊂本文将重点讨论几种常见的MAC 协议㊂1㊀MAC 协议基本概念㊀㊀MAC 协议是数据在无线信道上发送和接收的主要控制者,是移动自组织网络协议的重要组成部分㊂MAC 协议对网络的时延㊁吞吐量㊁数据包传输成功率等性能指标都有着重要的影响㊂传统网络中多点共享的广播信道,蜂窝移动通信系统中由基站管理控制的无线信道以及点对点无线信道都是一跳共享信道,而移动自组织网络的信道则是一个由多个节点共享的多跳信道㊂当一个无线通信节点发送数据时,只有在它通信覆盖范围内的节点才能收到,这种共享的多跳信道会导致移动自组织网络存在隐藏终端㊁暴露终端等问题[2-3]㊂如图1所示,当通信节点1向节点3发送数据时,节点2并不在节点1的通信覆盖范围内,它无法检测节点1正在发送分组,如果此时节点2也向节点3发送数据,就会引起数据碰撞,节点2便称作隐藏终端㊂这种因某些节点不能侦听到其他节点发送数据而引起的数据碰撞就是隐藏终端问题㊂另外,还存在一种情况,如图2所示,当节点3向节点1发送数据时,节点2就会检测到节点3正在发送分组,节点2为了避免引起数据碰撞会推迟向节点4发送数据㊂但实际上这种推迟是不必要的,因为节点2向节点4发送数据并不影响节点3向节点1发送数据,这种情况下节点2就是节点3的暴露终端㊂这种因某些节点在其他正在通信节点的传输范围内而进行不必要的发送推迟便是暴露终端问题㊂为了保证数据传输的及时性以及正确性,移动自组织网络的MAC 协议需要解决隐藏终端及暴露终端问题㊂2㊀移动自组网中常见的MAC 协议的分析㊀㊀目前,在移动自组网实际的应用中,MAC 层主要图1㊀隐藏终端问题示例图2㊀暴露终端问题示例采用的协议有CSMA 协议㊁TDMA 协议以及二者的结合㊂2.1㊀CSMA 协议㊀㊀CSMA 是Carrier Sense Multiple Access 的缩写,是一种允许多个节点在同一个信道发送数据的协议㊂当一个节点发送数据时,需要侦听信道上是否有其他节点在发送数据㊂如果信道此时有其他节点在发送数据,则发送节点需要等待一个时间段后再次侦听,只有侦听到信道空闲后才会发送数据㊂信道中的其他节点接收到来自信道的数据,需要判断该数据是不是发送给自己㊂如果是,则进行下一步处理;如果不是,则将数据抛弃㊂如果在某一信道空闲时刻,两个在彼此通信覆盖范围内的节点同时要给对方发送数据时,且它们都侦听到信道处于空闲状态,这时它们会将自己的数据发送出去,从而引起了数据的碰撞㊂这是因为节点可以侦听信道上是否有数据传输,但是节点无法预判下一时刻信道上是否有数据要传输㊂为了避免出现这种问题,在实际应用中,往往会让节点在发送数据前,先侦听信道上是否有数据正在传输㊂如果此时信道上有数据正在传输,则等待一段时间后继续侦听;如果侦听到信道是空闲的,则需要让节点随机退避一段时间P 后再继续侦听;如果信道仍然空闲,则发送数据;如果这时信道上有数据在传输,则退回到最初的侦听信道状态,具体流程如图3所示㊂在上述的过程中,加入随机退避因子是为了避免两个在彼此通信范围内的节点同时发送数据时引起数据碰撞㊂图3㊀CSMA 处理流程CAMA 协议的主要优点:(1)算法简单㊁易于实现㊂(2)信道空闲情况下会快速发送数据,数据时延小㊂CAMA 协议的主要缺点:(1)在通信中易于引入隐藏终端和暴露终端的问题㊂(2)当系统中节点数量较多时,数据碰撞不可控,且数据时延不可控㊂2.2㊀TDMA 协议㊀㊀TDMA 即Time division multiple access,其协议的核心思想是将时间分为若干个时间片段,称之为时隙,每个发送数据的节点占据一个或多个时隙进行数据发送㊂如图4所示,节点A㊁B㊁C㊁D 分别占用时隙1㊁2㊁3㊁4发送数据,这时由于每个节点在不同的时间段发送数据,所以不会引起数据的碰撞㊂时隙的分配目前有静态预制与动态分配两种㊂图4㊀时隙分配时隙示例TDMA 协议的主要优点:(1)发送数据的节点在不同时隙进行数据发送,不会发生数据碰撞㊂(2)数据传送的时延可控㊂TDMA 协议的主要缺点:(1)对同步要求高,需要精准的时间同步㊂(2)固定分配时隙的TDMA 会引起不必要的数据传输时延,动态分配时隙的TDMA 算法较为复杂,且会引入预约时隙等开销,降低系统的吞吐量㊂2.3㊀TDMA +CSMA 协议㊀㊀TDMA +CSMA 协议就是将整个时间片分为若干个时隙,一部分时隙固定分配给节点发送公共广播㊁同步及路由公告等消息,一部分时隙用来进行CSMA 载波侦听使用,剩余部分时隙留作节点作为固定分配时隙㊂基于这一MAC 接入思想的时隙分配示例如图5所示㊂其中,SS 时隙是各个节点轮流发送同步和拓扑消息,用于网内节点同步与路由的更新与迟入节点的引导;BS 时隙是广播时隙,用于各节点发送广播话音;RS 是动态时隙,用于各节点利用CSMA 机制临时占用发送数据,该时隙用于发送用户短报文等小型业务;DS 时隙是TDMA 时隙,可根据开机前用户根据实际用户数进行配置,也可由节点根据业务需求动态预约占用㊂此时隙适合传输文件㊁视频等大业务量数据㊂图5㊀时隙分配示例㊀㊀如果配置用户数为网内最大节点数64个,则设定71个时隙为一个时帧㊁每64个时帧为1个超帧㊂当然,以上时隙配置只是在某一种应用场合的一种配置示例,在实际应用中可根据实际需要进行配置㊂3 结语㊀㊀研究表明,在众多移动自组网的关键技术中,MAC 协议运行在网络层之下㊁物理层之上,对数据的发送和接收起着直接控制和管理的作用,其性能的好坏会直接影响整个网络的性能和效率㊂因此,对于每一种具体的应用场景来说,选取合适的MAC 协议至关重要㊂参考文献[1]邵玮璐.移动自组网中混合接入协议的研究[D ].上海:上海师范大学,2020.[2]王常虎.基于协同通信的移动自组网关键技术研究[D ].成都:电子科技大学,2022.[3]刘庆刚,李大双,朱家成.多跳TDMA 组网同步的分布式控制方法[J ].通信技术,2012(5):26-28,32.(编辑㊀王永超)Research on MAC protocol of Ad Hoc NetworkZhang FuqinXi an Vocational and Technical College Xi an 710077 ChinaAbstract Mobile Ad Hoc Network is a special network and made up of some communication nodes.There is no central control node and fixed infrastructure in the network.The MAC protocol is the one of the most critical technologies.It mainly solves how the communication nodes in the network share the wireless channel efficiently and reasonably.This article mainly studies the MAC protocol which are frequently -used.Key words MAC CSMA TDMA。
移动自组织通信网络技术概况及未来前景
移动自组织通信网络技术概况及未来前景石晶林摘要 本文对移动自组织网络技术的概念、特征和应用进行了介绍，重点分析了目前无线移动自组织网络的关键技术研究热点，与现有通信网的融合及其技术的实现等，同时对自组织网络的前景进行了简单预测。
关键词：自组织网络，路由方法，安全，前景1 引言移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Network: MANET)出现之初指的是一种小型无线局域网。
这种小型局域网的节点之间不需要经过基站或其它管理控制设备就可以直接实现点对点的通信。
而且当两个通信节点之间由于功率或其它原因导致无法实现链路直接连接时，网内其它节点可以帮助中继信号，以实现网络内各节点的相互通信。
由于无线节点是在随时移动着的，因此这种网络的拓扑结构也是动态变化的。
它们之间的通信模式也就无法直接照搬目前有基础设施的通信网的通信模式，至少在寻址模式上是如此。
具体说来，无基础设施需求的MANET有着下面一些主要特征：分布式自组管理与控制；物理通信链路是带宽受约束的无线链路；物理拓扑动态变化；功耗是重要的约束条件（由于无线移动）；物理安全性有限（无线信道的开放性造成）。
2001年以前，Ad Hoc还只是一个在很少一部分实验室里讨论的概念。
但3年后的现在，自组织网络Ad Hoc已成了从事无线通信技术研究开发的人不得不去了解的技术 — 因为MANET已被认为是未来移动通信技术的核心组成部分之一，甚至于有不少人认为自组织网络的思想将会把所有我们能想到的网络组合在一起，从而实现世界通信网络的大统一。
为什么就在短短的两三年内 Ad Hoc会流行起来呢，下面两点是主要原因：技术进步使其具有了可实现性:0各种各样的终端实现交互连接与通信是一种无法逆转的潮流；0无线通信技术的发展及其与微电子技术的结合使得无线通信设备性价比大大提高，并使其成了一种日用消费品；0人们想实现的无处不在、无时不在的通信梦想驱动着对它的研究；市场需求是其发展的巨大动力:0民用市场中的移动计算需求、网格、可穿戴计算、灾难救助等需要自组织网络技术；0军事战争的需要，自组织网络技术一经提出就在军事领域得到重大应用。
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）。
5G技术的自组织网络
5G技术的自组织网络随着科技的不断发展，5G技术作为新一代移动通信技术，已经逐渐成为人们关注的热点话题。
在5G技术中，自组织网络无疑是一个重要的组成部分。
自组织网络是一种网络结构，它不需要人为干预就可以实现网络的配置、优化和管理。
本文将探讨5G技术中的自组织网络，分析其特点和应用前景。
一、自组织网络的概念自组织网络，顾名思义，即网络中的各个节点能够自行组织、协调和管理。
在传统的网络中，网络配置、优化和管理都需要人工干预，效率较低且容易出现问题。
而在自组织网络中，网络中的各个节点可以根据环境变化和网络负载情况，自动调整网络配置，实现优化和管理，提高网络的性能和稳定性。
二、5G技术中的自组织网络在5G技术中，自组织网络被视为提高网络性能和服务质量的重要手段。
由于5G网络的特点是高密度、大容量和低时延，传统的网络管理方法已经无法满足对网络的要求，因此需要引入自组织网络技术。
5G技术中的自组织网络可以实现网络的动态优化和自适应调整，保证网络在不同环境下都能够提供稳定可靠的服务。
三、自组织网络的特点自组织网络具有以下几个主要特点：1. 自动配置：自组织网络可以根据网络中的设备和资源情况，自动进行网络配置，不需要人为干预，减少了运维成本和管理复杂性。
2. 优化调整：自组织网络可以根据网络负载和服务需求，自动进行网络优化和调整，提高网络性能和服务质量。
3. 动态管理：自组织网络可以实现动态管理和控制，适应不同环境下的网络需求，保证网络的稳定性和可靠性。
四、自组织网络的应用前景自组织网络在5G技术中具有广阔的应用前景，主要体现在以下几个方面：1. 智能城市：自组织网络可以实现城市中各种设备和传感器之间的智能联接和通信，实现智能交通、智能环保等功能。
2. 工业互联网：自组织网络可以实现工厂中各种设备和机器之间的智能通信和协作，提高工厂生产效率和质量。
3. 医疗健康：自组织网络可以实现医疗设备和医疗服务之间的智能连接，提升医疗服务的水平和效率。
LTE自组织网络的覆盖和容量自优化
LTE自组织网络的覆盖和容量自优化摘要：son作为lte的一部分，目的是简化网络管理，实现自配置，自优化和自愈。
基于son背景下，介绍son用例、分析功能架构，并描述出了流程模型，阐述son覆盖和容量自优化的实施流程，以及其注意事项，为后续研究提供参考意见。
关键词：son 覆盖和容量自优化用例智能数据库中图分类号：tn929.5 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2012）11-0041-021、介绍移动通信技术的发展已成为全球标准的开发，第三代合作伙伴计划（3gpp）组织开展的一项非常复杂的任务。
自组织网络（son）作为3gpp长期演进（lte）的一部分，通过自动机制如自配置和自优化，简化操作任务，减少了安装和管理的成本。
2、自组织网络son首次出现在lte标准技术3gpp r8中。
3gpp标准化的一个重要目标是在多厂商网络环境下的支持son功能。
3gpp已经定义了一套lte son解决方案的用例和相关的son功能。
下一代移动网络（ngmn）产业论坛是son技术发展的重要组织，并对此建立一套初始需求和定义了几个功能实体，包括规划，部署，优化和维护的网络运营等多方面。
2.1 son主要功能son技术是lte网络的重要组成部分，目的是增强无线网元的网络自组织功能。
优化操作维护，减少人工干预过程，提高效率和效益。
son主要功能包括：自配置，自优化，自愈。
自配置功能是指新部署的演进型node b（简称enb）自动安装程序，并获取系统运行的基本配置。
当son基站通电，它能够进行自我配置，安装和调整初始参数。
enb自配置可以减少了人工过程中涉及enb的规划，整合和配置的干预，加速的网络部署和减少运营成本（opex）。
自优化功能在enb运行状态后工作，对用户设备（ue）和enb的性能测试用于自动调整网络的过程。
在达到最高效率的优化阶段，自优化是基于多项准则，包括：邻区列表优化，覆盖和容量自优化，移动稳健性优化，移动负载均衡等。
自组织网络SON
自组织网络SON所谓自组织网络（SON：Self-Organized Network）是由一组带有无线收发装置的移动终端节点组成的无中心网络，是一种不需要依靠现有固定通信网络基础设施的、能够迅速展开使用的网络体系，是没有任何中心实体、自组织、自愈的网络；各个网络节点相互协作、通过无线链路进行通信、交换信息，实现信息和服务的共享；网络中两个无法直接通信的节点可以借助于其他节点进行分组转发，形成多跳的通信模式。
自组织网络具有一系列的自主智能功能，比如自我配置、自我规划、自我优化、自我修复等等，可以自适应网络的变化，动态调整，使网络达到最佳。
在网络拓扑变动和链路断开的情况下，SON技术的自动愈合和自动组织特性增强了移动Adhoc网络的健壮性。
SON也能够保证优化带宽使用效率。
SON多跳路由技术扩展了Adhoc和网络的覆盖范围。
基于IP层的SON 技术，支持多种无线和有线接口。
SON将智能和自动化引入到移动通信网络中，使得运营商在运营复杂网络的同时能够以最低、最优化的资源给终端用户提供最优的网络性能和最优的业务体验。
SON避免了大量重复性的人工劳动，简化了流程，能够显著提高运营商的运营效率，提升整个网络的业务体验。
自组织网络中，每个移动终端具备路由器和主机两种功能：作为主机，终端需要运行面向用户的应用程序；作为路由器，终端需要运行相应的路由协议，根据路由策略参与分组转发和路由维护工作。
由于终端的无线传输范围有限，两个无法直接通信的终端节点往往会通过多个中间节点的转发来实现通信。
自组织网络同时具各移动通信网络和计算机网络的特点，可以看作是一种特殊的移动计算机网络。
自组织网络具有如下显著特点：（1）网络拓扑结构动态变化自组网中，用户终端的移动具有很大的随机性，加上无线发射装置发送功率的变化、无线信道间的互相干扰以及地形等综合因素的影响，网络的拓扑结构可能随时发生变化，而且这种变化的方式和速度难以预测。
（2）采用分布式控制方式在自组网中，不设专门的控制中心，把网络的控制功能分散配置到各节点，网络的建立和调整是通过各节点的有机配合实现的。
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。
Ad-hoc网络概述
1.1.4 Ad Hoc 网络的特点（续）
（3）多跳组网方式
❖ 当自组网中的节点要与其覆盖范围之外的节点通信时， 需要通过中间节点的多跳转发。多跳，是研究自组网 路由协议的前提基础。
❖ 与固定网络的多跳路由不同，自组网的多跳路由由普 通的网络节点完成，而不是专用路由设备（路由器）。
1.1.4 Ad Hoc 网络的特点（续）
（6）安全性差、扩展性不强
❖ 由于采用无线信道、有限电源、分布式控制等因素，自组 网更易受到被动窃听、主动入侵、拒绝服务、剥夺“睡眠” 等网络攻击。
❖ 自身结点充当路由器，不存在命名服务器和目录服务器等 网络设施，也不存在网络边界概念，使Ad Hoc网络中的 安全问题非常复杂，信道加密、抗干扰、用户认证、密钥 管理、访问控制等安全措施都需特别考虑。
❖ 2.数链层
负责链路连接控制，提供快速、可靠帧传送，并控制接 入时机，特别是多信道优化控制。
❖ 3. 网络层
负责在多跳、节点对等、分布式及高度动态网络环境下 的路由选择和分组转发。
❖ 4.传输层
负责提供尽量可靠、性价比合理的数据传送功能，为应 用层提供服务。涉及无线TCP技术。
❖ 5.应用层
❖ 物理层(physical)定义了网络硬件的技术规范； ❖ 数据链路层(data link)定义了数据的帧化和如何在网上传
输帧； ❖ 网络层(network)定义了地址的分配方法以及如何把包从
网络的一端传输到另一端； ❖ 传输层(transport)定义了可靠传输的细节问题； ❖ 会话层(session)定义了如何与远程系统建立通信会话； ❖ 表示层(presentation). 定义了如何表示数据.不同品牌的
❖ ������ Ad Hoc网络中的信息流采用分组数据格式，传输采用包 交换机制，基于TCP/IP协议簇。所以说，Ad Hoc网络是一 种移动通信和计算机网络相结合的网络，是移动计算机通信 网络的一种类型。
移动自组织网络通信技术综述
课程名：自组织通信学期：-第二学期年级：级姓名：***学号：**********移动自组织网络通信技术综述年此前，Ad Hoc 还只是一种在很少一部分实验室里讨论旳概念。
但 3 年后旳目前，自组织网络 Ad Hoc 已成了从事无线通信技术研究开发旳人不得不去理解旳技术—由于MANET 已被觉得是将来移动通信技术旳核心构成部分之一。
移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Network: MANET)浮现之初指旳是一种小型无线局域网。
这种小型局域网旳节点之间不需要通过基站或其他管理控制设备就可以直接实现点对点旳通信。
并且当两个通信节点之间由于功率或其他因素导致无法实现链路直接连接时，网内其他节点可以协助中继信号，以实现网络内各节点旳互相通信。
作为移动通信旳一种基本组网模式，移动Ad Hoc 网络与老式旳蜂窝技术旳主线区别在于移动节点之间旳通信是在没有固定基础设施(例如基站或路由器)支持旳条件下进行旳。
系统支持动态配备和动态流控，所有网络合同也都是分布式旳。
由于此类网络旳组织和控制并不依赖于某些重要旳节点，因此它们容许节点发生故障、离开网络或加入网络。
也就是说每一种移动节点可以根据自己旳需要在整个网络内随意移动，而不必考虑如何维护与其他实体旳通信连接。
因此具有动态搜索、定位和恢复连接能力是此类网络得以实现旳基本规定。
具体说来，无基础设施需求旳移动自组织网络 MANET 有着下面某些重要特性：分布式自组管理与控制；物理通信链路是带宽受约束旳无线链路；物理拓扑动态变化；功耗是重要旳约束条件（由于无线移动）；物理安全性有限（无线信道旳开放性导致）。
下面将从几方面讨论移动自组织网络通信技术旳概况。
1、移动自组织网络旳理论研究自组织网络旳运营不能依赖于任何预设旳固定网络设施。
结点可以随意移动，可以在没有或不便运用既有旳网络基础设施旳状况下提供一种通信支撑环境。
自组织网络可以提成两种构造：平面构造和分级构造。
移动自组织网络
混合协议 ZRP, LANMAR
总结
3
自组织网络概述
自组织网络是由一群兼具终端及路由功能的设 备通过无线链路形成的无中心、多跳、临时性 自制系统。
多跳：节点发射功率有限，远距离通信需要依靠其 他节点的中继，从而每个节点既是终端又是路由器
基站示例
Wired network
B1
B2
自组织网络示例
3 1
2 4
基站+移动节点 基站和移动节点之间无线链路 基站之间的有线链路；
A,C之间进行通信 B作为中继 协议需求
仅有移动节点 主机和路由器 多跳
6
三类不同的无线自组织网络
移动自组织网络 (MANET)
传输
7
56
7
t t t t t
17
ALOHA
时隙ALOHA协议
把信道分成若干等长时隙.如果用户有数据要发送，则必须 在时隙的起始处发送. 提高了信道利用率，但增加了时间开销 35% 信道利用率
冲突和转发
会话1
t
T0 到达
到达
冲突和转发
会话 2
t
到达T0到达 Nhomakorabea18
竞争性协议
载波侦听多路访问协议 (CSMA)
先应式协议 DSR和优化 AODV
反应式协议 OLSR DSDV
混合协议 ZRP, LANMAR
总结
43
移动性特征
移动模式可能很难 (NP Hard!)
坐在机场候机室的人们 纽约出租车 正在玩耍的小孩 军事活动 个人区域网络
33
能量控制MAC协议PCM
manet的名词解释
manet的名词解释MANET是移动自组织网络（Mobile Ad hoc Network）的缩写，指的是一种无线通信的网络形式。
与传统有线网络或固定基础设施网络不同，MANET不依赖任何中央设备或基站，而是由移动设备之间直接建立连接以进行通信。
在MANET中，每个移动设备都可以充当路由器和终端。
这些设备可以通过无线链路自由地加入和离开网络，形成临时和无线的网络拓扑。
由于移动节点的频繁变动，网络拓扑也会经常改变，因此对路由和通信协议的设计提出了挑战。
MANET可以应用于许多场景，比如战场上的军事通信、灾难现场的紧急救援、车辆间的智能交通系统等。
它可以在没有现有基础设施网络的环境中提供灵活的通信能力。
然而，由于MANET的特殊性，也面临一些挑战。
首先，由于节点的移动性和频繁变化的拓扑，路由协议的设计必须具备自适应能力，并能有效处理节点的加入和离开。
其次，由于无线信号的传输受限，网络的传输速度和稳定性可能较差。
此外，安全性也是一个重要问题，因为MANET易受到攻击和干扰。
为了解决这些问题，研究人员提出了许多不同的路由协议和通信机制。
例如，基于距离向量的协议（如DSDV）、基于链路状态的协议（如OLSR）和基于洪泛的协议（如AODV）等。
这些协议在能源效率、带宽利用率、传输延迟等方面有不同的优势和限制。
综上所述，MANET是一种移动自组织网络，它通过移动设备之间的直接连接提供无线通信能力。
虽然面临一些挑战，但MANET在军事、救援和交通等领域具有广泛的应用前景。
研究人员通过设计不同的路由协议和通信机制来解决MANET中的问题，并不断推动其发展。
移动通信中的自组织网络技术研究
移动通信中的自组织网络技术研究自组织网络技术是移动通信领域中的一项重要研究内容。
随着移动通信的普及和发展，越来越多的用户加入到移动通信网络中，网络拓扑结构变得越来越复杂，网络的容量和性能也面临着巨大的挑战。
传统的基站和网络规划方法已经无法满足这种需求，因此自组织网络技术的研究变得尤为重要。
自组织网络技术可以帮助解决移动通信网络中的多种问题。
首先，自组织网络技术能够提高网络的容量和覆盖范围。
传统的基站规划方法需要大量的人工干预和耗费大量的时间和资源，在面对大规模的用户和网络需求时往往力不从心。
而自组织网络技术可以通过自动化和优化算法，使得网络中的基站和无线资源能够更加灵活地进行部署和管理，从而提高了网络的容量和覆盖能力。
此外，自组织网络技术还可以提高网络的性能和可靠性。
在传统的网络中，网络故障和信号干扰是常见的问题，会导致用户的通信质量下降甚至通信中断。
而自组织网络技术可以通过自动化的监测和优化，快速诊断和修复网络故障，提供更加稳定和可靠的通信环境。
同时，自组织网络技术还可以根据不同用户的需求和优先级，动态地调整无线资源的分配，提高用户的通信质量和体验。
此外，自组织网络技术还可以提高网络的能源效率。
移动通信网络中，基站和终端设备需要耗费大量的能源，尤其是在高负载和高流量的情况下，能源的消耗更加明显。
而自组织网络技术可以通过优化无线资源的分配和调度，减少无效的能源消耗，提高网络的能源利用效率，降低运营商的成本。
自组织网络技术在移动通信领域中已经有了一些应用实践，并取得了一定的成果。
例如，蜂窝网络中的基站自动优化和动态资源分配等技术在一些运营商的网络中已经得到了应用。
此外，无线传感器网络中的自组织网络技术也取得了一些突破，用于实现环境监测、智能交通等领域的应用。
不过，自组织网络技术仍然面临许多挑战和难题。
首先，自组织网络技术需要解决的问题非常复杂，需要考虑到网络的拓扑结构、无线资源的分配、网络的安全和隐私等多个方面的因素。
《自组织移动网络》课件
自组织移动网络的 关键技术
无线通信技术
自组织网络：无 需人工干预，自 动形成网络
移动性：支持节 点在移动中保持 网络连接
路由协议：实现 节点间的数据传 输
安全机制：保障 网络通信的安全 性
网络拓扑控制
自组织移动网络 的关键技术之一
控制网络拓扑， 实现网络自组织
包括节点定位、 路由选择、数据 传输等
SOMN的应用领域包括：物联网、车联网、工业互联网、智慧城市等。
组成与结构
节点：自组织移动网络的基本组成单元，包括传感器节点、路由器节点 等 网络拓扑：自组织移动网络的拓扑结构，如平面拓扑、分层拓扑等
通信协议：自组织移动网络的通信协议，如ZigBee、Bluetooth等
网络管理：自组织移动网络的管理方式，如分布式管理、集中式管理等
网络安全保障
加密技术：确 保数据传输的
安全性
身份验证：确 保用户身份的 真实性和合法
性
访问控制：限 制用户访问网 络资源的权限
入侵检测：及 时发现并应对 网络攻击行为
自组织移动网络的 应用场景
应急通信
灾害发生时，自组织移动网络能够 快速恢复通信服务
在没有基础设施的情况下，提供通 信服务
添加标题
添加副标题
自组织移动网络
汇报人：
目录
PART One
添加目录标题
PART Three
自组织移动网络的 关键技术
PART Five
自组织移动网络的 性能优化
PART Two
自组织移动网络概 述
PART Four
自组织移动网络的 应用场景
PART Six
自组织移动网络的 挑战与展望
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Hybrid Mixed contention-free with contention
Wireless MAC
Hidden Terminal Problem
• Two nodes, hidden from one another (out of transmission range), attempt to send information to the same receiving node.
RTS+CTS+DS+DATA+ACK
• DS: data-sending (avoid unnecessary backoff counter build up)
RRTS: request-for-request-to-send
Distinct back-off counter per flow
meeting) Personal area networks and Bluetooth Home networking Embedding computing applications Health facilities Disaster recovery (search-and-rescue)
Carrier Sense Multiple Access (CSMA): listen to determine whether
there is activity on the channel Persistent: continuously listens Nonpersistent: waits a random amount
Receiver-initiated
• MACA-BI (By Invitation)
Other extensions
• March and PAMAS
MACA (P. Khan)
No carrier-sensing for channel
Two special signals
• RTS: request-to-send • CTS: clear-to-send
Sample on-going projects
Ad Hoc Wireless Networks
(Infrastructureless networks)
An ad hoc network is a collection of wireless mobile host forming a temporary network without the aid of any centralized administration or standard support services regularly available on the wide area network to which the hosts may normally be connected (Johnson and Maltz)
Table of Contents (cont’d.)
Infrastructureless networks (cont’d.)
Power Optimization
Applications
Sensor networks and indoor wireless environments
Pervasive computing Social networks
Exposed terminals Power and rate
Throughput
control
Access delay
Directional antennas
Fairness
Wireless MAC
Contention-based ALOHA: no collision avoidance
MAC protocols*
Contention vs. contention-free
Applications and middleware
Measurement and experimentation
Security*
Authentication, encryption, anonymity, and intrusion detection
• Packet collisions.
ode is inhibited from transmitting to other nodes on overhearing a packet transmission.
• Wasted bandwidth.
Wireless MAC
Sender-initiated
• MACA (Multiple Access with Collision Avoidance) (RTS-CTS-data)
• MACAW (MACA with Acknowledgement) • BTMA (Busy Tone Multiple Access) • DBTMA (Dual BTMA)
A MAC (Media Access Protocol) is a set of rules or procedures to allow the efficient use of a shared medium.
• Contention vs. contention-free • Sender-initiated vs. receiver-initiated
Handoff location management (mobile IP) channel assignment
Table of Contents (cont’d.)
Infrastructureless networks
Wireless MAC (IEEE 802.11 and Bluetooth) Ad Hoc Routing Protocols Multicasting and Broadcasting Security Network Coding
Ad Hoc Wireless Networks
(Infrastructureless networks)
Manet (mobile ad hoc networks)
Mobile distributed multihop wireless networks
Temporary in nature No base station and rapidly deployable Neighborhood awareness Multiple-hop communication Unit disk graph: host connection based
Wireless MAC: Major Issues
Distributed operations
Synchronization Hidden terminals
Real-time traffic Resource reservation Ability to measure
resource availability
Wireless Media Access Protocols (MAC) Ad Hoc Routing Protocols Multicasting and Broadcasting Power Optimization Security Network Coding
Wireless MAC
of time before re-testing p-persistent: slotted and transmit when
idle with a probability of p
Wireless MAC
Contention-free protocols
Bit-map protocol: each contention period consists of N slots.
CIS 9590 Ad Hoc Networks (Part II)
Jie Wu Department of Computer and Information Sciences Temple University Philadelphia, PA 19122
Table of Contents
Introduction Infrastructured networks
on geographical distance
Sample Ad Hoc Networks
Sensor networks Indoor wireless applications Mesh networks People-based networks
“small world” that are very large graphs that tend to be sparse, clustered, and have a small diameter.
“six degree of separation”
Characteristics
Self-organizing: without centralized control
Scarce resources: bandwidth and batteries
Dynamic network topology
Packet lost
• Binary exponential back-up
Overcomes the hidden terminal issue
Sample collision
RTS-CTS problem 1
Sample collision
RTS-CST problem 2
MACAW (S. Shenker and L. Zhang)
Pure: transmitted at arbitrary time Slotted: transmitted at start of a time