AdHoc网络中的区域划分和资源分配问题第五组
移动Ad Hoc网络中资源分配及跨层技术研究的开题报告
移动Ad Hoc网络中资源分配及跨层技术研究的开题报告一、研究背景随着移动互联网的普及和移动设备的广泛应用，移动Ad Hoc网络受到越来越多的关注。
移动Ad Hoc网络是一种基于无线通信的临时自组织网络，没有固定的基础设施，节点之间通过无线链路进行通信。
这种网络具有自主性、灵活性、弹性和可靠性等优点，被广泛应用于军事、应急救援、航空航天、车联网等领域。
资源分配和跨层技术是移动Ad Hoc网络研究中的重要问题。
由于移动Ad Hoc网络没有固定的基础设施，节点之间通过无线链路进行通信，资源分配就变得非常重要。
在移动Ad Hoc网络中，由于节点的出现和离开，链路状态时刻发生变化，资源的合理分配和调度是保证网络性能和延时的关键。
跨层技术是将不同层的协议和算法融合起来，实现信息的有效传输和高效利用。
跨层技术可以优化网络性能和资源利用效率。
二、研究内容本课题旨在研究移动Ad Hoc网络中资源分配及跨层技术，具体研究内容包括以下几个方面：1. 移动Ad Hoc网络资源分配算法研究针对移动Ad Hoc网络的特点，研究移动Ad Hoc网络中的资源分配算法。
主要包括资源分配的策略、资源分配的机制和资源分配的调度等方面。
考虑到移动Ad Hoc网络的复杂性和不确定性，针对不同场景和应用需求，提出适合的资源分配算法。
2. 移动Ad Hoc网络跨层技术研究研究移动Ad Hoc网络中的跨层技术，使用不同层次的信息交互和协作，优化网络的性能和资源利用效率。
主要包括物理层、数据链路层、网络层和应用层之间的跨层设计、优化和调度等方面。
考虑到移动Ad Hoc网络的自组织性和动态性，提出针对不同场景和应用需求的跨层技术，实现网络性能优化和资源利用效率。
3. 移动Ad Hoc网络仿真平台的搭建搭建移动Ad Hoc网络的仿真平台，实现资源分配算法和跨层技术的验证和评估。
研究不同场景和应用需求下，资源分配算法和跨层技术的性能评估。
评估指标包括网络的吞吐量、时延、能耗等方面。
数学建模竞赛试题--AD-HOC网络资源分配问题
Ad Hoc网络中的区域划分和资源分配问题Ad Hoc网络是当前网络和通信技术研究的热点之一，对于诸如军队和在野外作业的大型公司和集团来说，Ad Hoc网络有着无需基站、无需特Array定交换和路由节点、随机组建、灵活接入、移动方便等特点，因而具有极大的吸引力。
在Ad Hoc网络中，节点之间的通信均通过无线传输来完成，由于发射功率以及信道（即频率）的限制，节点的覆盖范围有限，当它要与其覆盖范围之外的节点进行通信时，可以通过中间节点转发，如右图所示。
对一个指定区域，用一系列称为一跳覆盖区的小区域将其有重叠地完全覆盖，对每个一跳覆盖区分配一个信道，处于几个一跳覆盖区重叠部分的节点同时使用几个信道工作。
在同一个一跳覆盖区内的用户使用同一个信道相互通信；不同一跳覆盖区的用户之间通过中间节点转发。
如图中，节点A,B间的通信可由路由A-C-D-B或A-C-E-F-B实现。
如果区域中任意两个节点都能通信，则称之为连通。
现在，需要在一个1000 1000(面积单位)的区域内构建一个Ad Hoc网络，请你完成以下工作：（1）将此正方形区域用若干个半径都是100的圆完全覆盖，要求相邻两个圆的公共面积不小于一个圆面积的5%，最少需要多少个圆（如果一个圆只有部分在正方形区域中，也按一个计算）？若给每个圆分配一个信道，使得有公共部分的圆拥有不同的信道，最少需要几个信道？怎样分配（用示意图标出）？如果将上面的5%改为18%，其它不变，结果又如何？对以上两种划分，若每个公共部分中心和相应圆心各恰有一个节点，讨论网络的抗毁性。
（即从节点集合中随机地抽掉2%、5%、10%、15%等数量的节点后网络是否仍然连通）（2）设正方形区域中有一中心在（550，550）、长轴与正方形水平的一条边成30度角、长度为410、短轴为210的椭圆形湖泊。
节点仅能设置在地面上，假设一跳覆盖区圆的半径可以在75~100间随意选择，两个面积不等的圆相交，它们之间的公共面积应不小于大圆面积的5%，其他假设同（1），研究使全部圆半径之和为最小的区域分划和信道分配方案。
ADHOC路由协议图解
ADHOC路由协议图解背景：ADHOC网络是一种无线自组织网络，由多个移动节点组成，节点之间通过无线信道进行通信，没有固定的基础设施或中央控制节点。
在ADHOC网络中，节点需要通过路由协议来实现数据包的传输和路由选择。
ADHOC路由协议是一种特殊的路由协议，用于在ADHOC网络中选择最佳的路径进行数据包的转发。
一、引言ADHOC路由协议图解是为了帮助理解和学习ADHOC网络中的路由协议而设计的。
本协议旨在通过图解的方式，以简洁明了的形式展示ADHOC网络中常用的路由协议的工作原理和过程。
二、协议概述本协议图解主要包括以下几个方面的内容：1. 路由协议分类：介绍ADHOC网络中常见的路由协议分类，包括基于距离向量的路由协议、链路状态路由协议和混合路由协议。
2. 路由协议工作原理：通过图解的方式，展示不同类型的路由协议在ADHOC 网络中的工作原理，包括路由表的维护、路由选择算法等。
3. 路由协议示例：以常用的ADHOC路由协议如AODV、DSR等为例，通过图解的方式展示其工作过程和数据包的传输路径。
4. 路由协议优缺点：对比不同的路由协议，分析其优缺点和适用场景，帮助用户选择合适的路由协议。
三、路由协议分类ADHOC网络中常见的路由协议可以分为以下几类：1. 基于距离向量的路由协议：这类路由协议通过维护每个节点到其他节点的距离信息，选择最短路径进行数据包的转发。
常见的基于距离向量的路由协议有DSDV、AODV等。
2. 链路状态路由协议：这类路由协议通过维护网络中每条链路的状态信息，计算最短路径进行数据包的转发。
常见的链路状态路由协议有DSR、OLSR等。
3. 混合路由协议：这类路由协议结合了基于距离向量和链路状态的优点，既考虑了距离信息，又考虑了链路状态信息，选择最佳路径进行数据包的转发。
常见的混合路由协议有ZRP、TORA等。
四、路由协议工作原理不同类型的路由协议在ADHOC网络中的工作原理如下图所示：1. 基于距离向量的路由协议工作原理图解：在基于距离向量的路由协议中，每个节点维护一个路由表，记录到达其他节点的距离和下一跳节点。
A题__AD-HOC网络资源分配问题
Ad Hoc网络中的区域划分和资源分配问题Ad Hoc网络是当前网络和通信技术研究的热点之一，对于诸如军队和在野外作业的大型公司和集团来说，Ad Hoc网络有着无需基站、无需特定交换和路由节点、随机组建、灵活接入、移动方便等特点，因而具有极大的吸引力。
在Ad Hoc网络中，节点之间的通信均通过无线传输来完成，由于发射功率以及信道（即频率）的限制，节点的覆盖范围有限，当它要与其覆盖范围之外的节点进行通信时，可以通过中间节点转发，如右图所示。
对一个指定区域，用一系列称为一跳覆盖区的小区域将其有重叠地完全覆盖，对每个一跳覆盖区分配一个信道，处于几个一跳覆盖区重叠部分的节点同时使用几个信道工作。
在同一个一跳覆盖区内的用户使用同一个信道相互通信；不同一跳覆盖区的用户之间通过中间节点转发。
如图中，节点A,B间的通信可由路由A-C-D-B或A-C-E-F-B实现。
如果区域中任意两个节点都能通信，则称之为连通。
现在，需要在一个1000⨯1000(面积单位)的区域内构建一个Ad Hoc网络，请你完成以下工作：（1）将此正方形区域用若干个半径都是100的圆完全覆盖，要求相邻两个圆的公共面积不小于一个圆面积的5%，最少需要多少个圆（如果一个圆只有部分在正方形区域中，也按一个计算）？若给每个圆分配一个信道，使得有公共部分的圆拥有不同的信道，最少需要几个信道？怎样分配（用示意图标出）？如果将上面的5%改为18%，其它不变，结果又如何？对以上两种划分，若每个公共部分中心和相应圆心各恰有一个节点，讨论网络的抗毁性。
（即从节点集合中随机地抽掉2%、5%、10%、15%等数量的节点后网络是否仍然连通）（2）设正方形区域中有一中心在（550，550）、长轴与正方形水平的一条边成30度角、长度为410、短轴为210的椭圆形湖泊。
节点仅能设置在地面上，假设一跳覆盖区圆的半径可以在75~100间随意选择，两个面积不等的圆相交，它们之间的公共面积应不小于大圆面积的5%，其他假设同（1），研究使全部圆半径之和为最小的区域分划和信道分配方案。
《移动Adhoc网络》课件
在应急场景下，通信设施可能受到损 坏或无法使用，移动Adhoc网络能够 自组织、自修复，快速构建起可靠的 通信链路。
物联网中的移动Adhoc网络
物联网中的移动Adhoc网络主要用于实现物联 网设备之间的通信和信息交互。
随着物联网技术的不断发展，越来越多的设备 需要相互连接和通信，移动Adhoc网络能够为 这些设备提供灵活、便捷的通信方式。
路由协议
动态源路由协议（DSR）
01
源节点负责发现路径，并维护路径信息。
按需距离矢量路由协议（AODV）
02
仅当需要时才查找路径，并使用反向路径进行路由错误通知。
临时顺序路由矢量协议（TORA）
03
考虑了节点的移动方向和速度，以预测未来拓扑结构。
MAC协议
01
无线MAC协议（WMMPS）：基于竞争的MAC协议，考虑了节 点的移动性和网络拓扑结构。
利用缓存技术，实现数据包的缓存与转发，降低 因节点移动导致的丢包率。
04
移动Adhoc网络的研究挑战与未来发展方 向
研究挑战
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
网络拓扑动态变化
由于节点的移动性，移 动Adhoc网络的拓扑 结构不断变化，给路由 协议的设计和实现带来 了挑战。
能量限制
移动Adhoc网络的节 点通常由电池供电，能 量限制是网络设计的一 个重要考虑因素。如何 在保证网络性能的前提 下降低能耗是一个关键
移动Adhoc网络的应用场景
军事通信
应急救援
移动Adhoc网络在军事领域中具有广泛应 用，如战场通信、情报传输等，能够满足 快速部署和抗干扰的需求。
在地震、火灾等紧急情况下，移动Adhoc 网络可以为救援人员提供临时通信支持， 保障信息传递的及时性和有效性。
移动Adhoc网络中的分簇算法
文章编号:1009-3443(2004)03-0028-05移动Ad hoc 网络中的分簇算法王海涛, 郑少仁, 刘晓明(解放军理工大学通信工程学院,江苏南京210007)摘 要:分簇算法即根据系统要求将节点组成可管理的集合,继而形成满足系统要求的合理的网络结构,它直接影响Ad hoc 网络的各种性能指标。
首先阐述了Ad ho c 网络的体系结构和存在的问题,然后介绍了与分簇算法相关的一些定义和分簇算法的目标。
接着对Ad ho c 网络中的分簇算法进行了详尽的分类和比较分析。
关键词:Ad hoc 网络;体系结构;分簇算法;服务质量;媒体接入控制中图分类号:T P 393.01文献标识码:AClustering Algorithms in Mobile Ad hoc N etworkW AN G H ai -tao , ZH EN G Shao -r en , L I U X iao -ming(Institute of Co mmunicatio ns Engineer ing ,P LA U niv .o f Sci .&T ech .,N anjing 210007)Abstract :Cluster ing algo rithm s or ganize m obile nodes into manag eable agg reg ate and then for m an appro-priate netw or k str ucture that meets system requirements .Its quality directly affects v ar io us performance metrics of Ad hoc netw or k.In this paper ,the architectures and ex istent pr oblem s of Ad hoc netwo rks are explained fir stly.Then some related definitio ns and objectiv es of clustering algo rithms are introduced.A f-terw ards ,clustering alg orithms are catego rized ,com pared and analyKey words :Ad hoc netw or k;architectur e;clustering algorithms;Qo S;M AC 收稿日期:2003-12-18.作者简介:王海涛(1976-),男,博士生,讲师. Ad hoc 网络作为一种特殊的多跳移动网络,有着广泛的应用场合,特别适合于战术通信、抢险救灾、临时集会等突发性、临时性场合[1,2]。
Ad Hoc网络分簇结构研究的开题报告
Ad Hoc网络分簇结构研究的开题报告一、选题背景和意义Ad Hoc网络是由一些互相连通的移动节点组成的无线网络，节点可以在没有固定基础设施的情况下进行通信。
在Ad Hoc网络中，节点可以充当路由器，将数据包转发至其他节点。
Ad Hoc网络具有自组织、快速部署、易于维护等优点，可以在无法布设基础设施的环境下实现信息传递。
Ad Hoc网络的应用包括军事通信、灾难救援、医疗监测等。
Ad Hoc网络中节点的数量可能非常庞大，节点分布不均匀，网络拓扑结构也会随着节点的移动而发生变化。
为了提高网络性能，减少能量消耗和延迟，需要对Ad Hoc网络进行分簇，将节点划分为若干个簇，每个簇有一个簇头节点来负责网络管理和控制。
分簇能够减少节点之间的通信量，缩小网络范围，提高网络的可靠性和稳定性。
本课题旨在研究Ad Hoc网络的分簇结构，探究合适的分簇算法和簇头选取方法，优化分簇算法，提高网络性能与稳定性。
二、研究内容1. Ad Hoc网络分簇优化算法的研究，包括基于密度的分簇算法、基于层级关系的分簇算法、基于划分的分簇算法等。
2. 簇头节点选取方法的研究，包括基于能量的选取方法、基于距离的选取方法、基于质量的选取方法等。
3. 实现和测试Ad Hoc网络分簇结构，使用NS-2、OPNET等仿真工具进行仿真测试，并对比多种分簇算法的性能和稳定性。
三、研究计划和进度安排1. 第一阶段（1-2周）：对Ad Hoc网络分簇结构的研究进行调研和分析，明确研究重点和方向。
2. 第二阶段（3-4周）：设计和实现Ad Hoc网络分簇模型，选择适当的分簇算法和簇头选取方法，建立仿真实验环境。
3. 第三阶段（5-6周）：进行仿真实验，收集和分析实验结果。
4. 第四阶段（7-8周）：评估和优化分簇算法，提出改进建议和反思。
四、预期成果1. 实现Ad Hoc网络分簇结构的模型和相关算法，并进行仿真测试。
2. 对比分析多种分簇算法的性能和稳定性，并提出改进方案。
ad hoc网络
目前Ad hoc网络信道接入协议
目前Ad hoc网络信道接入协议大多采用多重接入技术，即 节点通过多重接入算法来争用共享的无线信道。 这种技术最大的优点就是健壮性好，较适合于动态的网络 使用。 当然，接入时间的不确定性也是其显著的缺点之一，这种 不确定性主要是指在Ad hoc网络中，即使将优先接入的能 力赋予给某个节点，也无法保证它能在限定的时间内成功 接入信道。 这也阻碍了某些具有时间要求的业务选择Ad hoc网络。
蜂窝移动通信系统路由示意图
Ad hoc网络与蜂窝移动通信系统的区别 当移动节点A呼叫移动节点B时，节点A并不知道节点B的 具体位置，而是通过网络中的基站和交换机等中间设施来 建立到节点B的路由。由此不难看出，固定网络设备(交换 机、VLR/HLR等)是路由选择及建立的实施者，基站主要 完成信号的发送和接收。而在Ad hoc网络中，是不存在上 述固定设备的，路由选择只能由移动节点自身完成 。 同时，在蜂窝移动通信系统中，网络结构总体而言比较稳 定。而在Ad hoc网络环境下，网络拓扑结构发生经常性的 变化，网络拓扑的频繁变化极大地影响着路由的选择。
Ad Hoc网络信道接入协议
Ad Hoc网络信道接入协议
由于Ad hoc网络应用环境等因素的特殊性，是无法采用基 于固定的或有中心的网络协议的，以往在蜂窝移动通信系 统中所使用的有中心的信道接入技术和传统的基于共享广 播信道的信道接入技术是无法直接应用到Ad hoc网络中的 ，而是需要专门设计特定的信道接入协议。 Ad hoc网络协议栈中，信道接入协议运行在物理层之上， 是所有报文在无线信道上发送和接收的直接控制者，它的 性能好坏将直接影响着信道的利用率和整个网络的性能。 因此，从Ad hoc网络出现至今，信道接入协议一直是研究 的重点。
Ad Hoc网络中的区域划分和资源分配问题
⑴ 针对正方形中无湖和有湖（有湖时认为湖中节点不存在）两种情况，将 节点分簇全覆盖， 研究使全部一跳覆盖区半径之和为最小的一跳覆盖区划分和信 道分配方案 ⑵ 区域连通的充分、必要条件 ⑶ 所建立的 Ad Hoc 网络的抗毁性 难点 1：如何进行有效合理的节点分簇 解决思路：利用数据挖掘技术进行节点聚类处理 难点 2：如何保证区域连通 解决思路：合理定义有转发任务的公共覆盖区域 难点 3：如何确立区域连通的条件 解决思路：简化区域连通性判断准则，建立适当的判断函数 4. 问题 4
所有节点、且半径不大于 100 的圆作为一个一跳覆盖区。在满足有转发任务的相 邻一跳覆盖区的公共面积不小于较大一跳覆盖区面积的 5%、且正方形区域内所 有节点连通的条件下，以附件 1 给出的数据作为静止（节点不移动）状态，针对 正方形中无湖和有湖两种情况， 研究使全部一跳覆盖区半径之和为最小的一跳覆 盖区划分和信道分配方案。找出区域连通的充分、必要条件。类似于（1） ，讨论 你们建立的 Ad Hoc 网络的抗毁性？ （4） 进一步假设数据文件中的前 10 个用户只作折线运动，每 30 个单位时
2
Ad Hoc 网络中的区域划分和资源分配问题的讨论
一、问题重述
Ad Hoc 网络是当前网络和通信技术研究的热点之一，对于诸如军队和在野 外作业的大型公司和集团来说，Ad Hoc 网络有着无需基站、无需特定交换和路 由节点、随机组建、灵活接入、移动方便等特点，因而具有极大的吸引力。 现在在一个 1000 1000(面积单位)的区域内构建一个 Ad Hoc 网络，需要完 成以下工作： （1） 将此正方形区域用若干个半径都是 100 的圆完全覆盖，要求相邻两
参赛队号 90017001
参赛密码 （由组委会填写）
1
Ad hoc网络分簇算法的研究
Ad hoc网络分簇算法的研究袁俊春，李腊元武汉理工大学，湖北武汉（430063）E-mail：yuanjunc@摘要：移动自组织网络（Mobile Ad Hoc Networks）作为一种特殊的多跳移动网络，有着广泛的应用。
在一般应用中，Ad Hoc网络可以采用平面结构或分级结构，但是在网络规模较大并需要提供一定的QoS支持时，通常采用分级结构。
分簇是一种能将节点分成逻辑上独立的组的机制,在Ad Hoc中应用分簇算法得到的分级式结构能提高网络的总体性能. 介绍了分簇算法的构成和度量分簇算法性能优劣的标准,并对几类典型的分簇算法进行了分析和比较,最后指出了其中存在的问题.关键词：移动自组织网络；分簇；簇头1．引言Ad hoc网络是由一组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。
在Ad hoc网络中，每个移动终端兼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，根据路由策略和路由表参与分组转发和路由维护工作。
节点间的路由通常由多跳组成。
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。
所以，它又被称为多跳自组网、自组织网络、无固定设施的网络或对等网络。
目前Ad Hoc网络的管理主要基于两种结构：平面结构和分层结构。
在平面结构中，网络管理简单，节点间的地位都是平等的，共同协作完成节点间的通信，节点间的流量较均衡，系统的可靠性较高，减少了单点故障发生的概率。
但是随着网络规模的逐步扩大，节点个数不断增加，每个节点要想维护整个网络的拓扑信息或选择合适的路由到远端节点将十分困难。
分层管理，又称分簇管理，它是将网络划分为不同的簇，每个簇由一个簇头和多个簇成员组成。
簇内成员的功能简单，只需维护与簇头通信，而簇头节点需负责管理和维护本簇节点的簇内与簇间的通信。
当簇头节点出现故障时，可能会影响整个簇的通信，即簇头节点的稳定性和可靠性将在很大程度上决定着整个系统的稳定性和可靠性，因此簇头的选取非常重要。
无线局域网应用技术项目2：AD-HOC无线对等网络部署
Europe
√ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √
Japan
√ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √
802.11b/g工作频段划分图
2.417
2.427
2.437
2.447
2.457
2.467
5
10
4
9
3
8
13
2
7
12
1
6
11
2.412
2.422
2.432
2.442
2.452
BSSID: 基本服务集标识，接入点AP的MAC地址，不可修改。 ESSID: 扩展服务集标识。即通常所说的SSID，通过AP广播出去，可修改。
BSS（Basic Service Set）：基本服务集
BSS1
AP
STA1STA2 STA3 NhomakorabeaBSS2
AP
STA5
STA4 STA6
BSS（Basic Service Set）：基本服务集
红外IrDA
WLAN传输信道
WLAN传输频段： ISM免费频段
ISM (Industrial Scientific Medical) 频段
微波范围：蓝牙、无绳电话以及微波炉会对WLAN造成干扰。
什么是ISM频段
ISM (Industrial Scientific Medical) Band，此频段( 2.4～2.4835GHz)主要是开放给工业、科 学、医疗等三个主要机构使用，该频段是依据美国联邦通讯委员会(FCC)所定义出来，属于免 费频段，没有使用授权限制,只需遵守一定发射功率(一般低于1W)，并且不要对其它频段造成干 扰即可。
基本服务集（BSS）：基本服务集是802.11的 LAN基本组成模块。
第7章移动Adhoc网络
分配类协议
1.时分多址访问协议(TDMA)
2.五步预留协议(FPRP) 3.跳频预留多址访问协议(HRMA)
7.2.4 混合类协议
1.混合时分多址访问协议(HTDMA)
2.TDMA和CSMA的混合协议 3.ADAPT协议 4.ABROAD协议 5.AGENT协议 6.Meta-协议
链路状态算法 距离矢量算法
7.3.2 主动式路由协议
1．最优化链路状态路由协议(OLSR)
2.
基于反向路径转发的拓扑分发协议(TBRPF
7.3.3 按需路由协议
1．Ad
Hoc按需距离矢量路由协议(AODV) 2．基于节点间相互关系的路由协议(ABR) 3．源动态路由协议(DSR)
(1)发射功率等级决定接收节点接收信号的质量； (2)发射功率等级决定发射的传输距离； (3)发射功率等级决定干扰其他接收节点的量级。
不利因素
(1)功率控制影响物理层；
(2)由于传输距离影响路由算法，所以功率控
制影响网络层； (3)由于干扰产生碰撞，所以功率控制影响传 输层。
功率控制对系统总体性能具有多方面的影响：
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。
7.2.1 Ad Hoc MAC协议分类
竞争协议(Contention Protocol) 分配协议(Allocation Protocol ) 竞争协议和分配协议的组合协议(也称混合协议 (Hybrid Protocol))。
Ad Hoc网络中的区域划分和资源分配问题第五组
Ad Hoc网络中的区域划分和资源分配问题1 问题重述随着人们对摆脱有线网络束缚、随时随地进行自由通信的渴望，近几年来无线网络通信得到了迅速的发展。
为了能够在没有固定基站的地方进行通信，Ad Hoc网络技术应运而生。
Ad Hoc网络不需要有线基础设备的支持，通过移动主机自由的组网实现通信。
就其特点，在给定一些限制条件下，本文提出了关于如何合理划分Ad Hoc网络中的区域和分配资源问题。
具体内容如下：对一个指定1000 1000(面积单位)的正方形区域内构建一个Ad Hoc网络，需解决以下问题：(1) 以圆的形式对正方形区域进行覆盖，在满足所给定的限制条件下，通过建立最小半径和模型，求得圆的最少个数。
若给每个圆分配一个信道，使得有公共部分的圆拥有不同的信道，在此条件下合理分配信道。
改变公共面积部分的限制条件，重复上述问题。
再根据条件，提出合理假设，讨论网络的抗毁性问题。
(2) 设正方形区域中有一满足给定条件的椭圆形湖泊。
由限制条件：节点仅能设置在地面上，以及假设条件：一跳覆盖区圆的半径可以在75~100间随意选择，两个面积不等的圆相交，它们之间的公共面积应不小于大圆面积的5%，建立最小半径和模型，研究合理的区域分划和信道分配方案。
(3) 在假设一个较短的时间间隔内，网络的连通性可能并未变化的情况下，采用基于节点的划分方式，在某一时刻将正方形区域内的节点（用户）分成若干个簇。
给出簇与一跳覆盖区的定义，并根据给定条件结合数据，建立半径最小和模型，研究一跳覆盖区划分和信道分配方案，找出区域连通的充分、必要条件，并讨论网络抗毁性。
(4) 在问题3的基础上作进一步假设，根据所给的条件，考虑在动态情况下，通过建立模型，考虑网络连通性问题。
(5) 基于前面（3）中所给办法，从节能角度出发，根据所给条件，建立能量消耗与其所处位置关联的求极值模型，找到比较节能的区域分划方式，使出现第一个退出网络的节点的时间尽量长。
第7章移动Adhoc网络(new)PPT课件
❖ 该协议中，每个时隙划分成３个时段：
优先级时段：在该阶段，节点初始化一个与预定目的节点进 行碰撞回避握手，达到向外公布自己将要使用其分得时隙的 目的。
❖ 通过使用在网络中泛洪的控制消息最少，从而实现第 二次优化
❖ 第三次优化是，一个MPR节点可能选择只报告其自己 与其MPR选择器之间的链路．
❖ OLSR协议特别适用于规模大、节点密度高的网络。
.
35
2. 基于反向路径转发的拓扑分发协议(TBRPF)
❖ 是一个主动式链路状态路由协议，是专门为移动Ad Hoc网络设计的，它提供逐跳的到达每个目的节点的 最短路由。
❖ 应仔细考虑偷听、哄骗、拒绝服务攻击不 断提高的可能性
.
14
7.2 移动Ad Hoc网络的MAC层
在移动Ad Hoc网络中，节点移动、无线 信道脆弱、缺乏中心协调机制是在设计MAC 协议时必须仔细考虑的问题。
.
15
7.2.1 Ad Hoc MAC协议分类
竞争协议(Contention Protocol) 分配协议(Allocation Protocol ) 混合协议(Hybrid Protocol)(竞争协议和
.
11
(3) 移动性与网络拓扑动态性
❖ 移动Ad Hoc网络节点自由地任意移动，导 致网络拓扑动态变化
❖ 网络拓扑（通常是多跳的）可能随机、迅 速、不可预测地变化，并且可能由双向链 和单向链组成
❖ 移动首先限制了网络扩展性，必须开发更 为合适的路由协议
.
12
(4) 设备限制
Ad Hoc 网络中的区域划分和资源分配问题(正文)
13 =2.2656 10 5 =2.2656 10 3 %
b. 当抽取的比例为 5%时，即 M 2 =7
7 3 7 4 7 5 7 6 C152 C152 C152 C152 3 4 5 6 13 24 3 =0.004723=0.4723% 7 7 7 7 C152 C152 C152 C152
图 3 以六边形表示法覆盖所有区域
图 4 满足条件的区域划分
当一个圆只有部分在正方形区域内，也按一个计算，故满足条件所需的圆最 少为 7 3 6 4 45 （个） 。 2）所需圆的信道分配 由于处于方形一定范围内的圆同时与六个圆相邻，加上本身，最少需要三种 信道，如图 5 所示。
4
Ad Hoc 网络中的区域划分和资源分配问题
此外在边缘区还可利用的纵向长度为 a R sin
由 = 60 ，则 AB=AC=BC=d+a=150+50=200。ABC 为等边三角形，故过 A 点向 BC 做垂线交 BC 于 D ，由对称特性，圆心也 D 必在此垂线上。 AD 为 两 圆 的 圆 心 距 ， 则 AD 2 R cos 30 2 100 3 / 2 100 3 。 而
d 2 R cos
2
cos 30 2 * 100 * cos 30 * cos 30 150
100 * sin 30 50 。纵向 2 需覆盖的长度 1000=6*150+50+50 ， 即 6 层圆加上两个边缘相交圆可利用的长度 刚好可以覆盖整个区域，所以满足条件时的纵向所需的圆为 7 排。 横向考虑： 任取左边缘一个圆形一跳区，它与其上排圆的左交点设为 B，与其下排圆的 左交点设为 C，则 B 与 C 的连线即为可利用的面积的左起始点，如图 2 所示，经 计算可证明此直线刚好经过此边缘圆的圆心 D。简单证明如下：
第六讲 Ad Hoc网络
移动Ad Hoc网络MAC协议
(2)MACAW MACAW(MACA for Wireless)协议，针对MACA
的缺陷做了改进。除了使用RTS/CTS握手信号外， 还使用了其它控制信号(DS，ACK，RRTS)，进一 步解决暴露终端和隐终端问题。MACAW采用了一 种乘法增加线性减少退避算法(MILD)代替二进制 指数(BEB)退避，同时也实现了退避复制机制，使 得传输到同一个目的点的节点使用统一的计数器， 保证了接入的公平性。另外，它还使用了多流模型 以达到平衡传输。 过多的握手信号占用了大量的网络资源，开销和传 输时延比MACA大，另外MACAW也不适合用多播 环境。
Ad Hoc网络的结构
2、 网络结构 Ad hoc网络一般有两种结构:平面结构和分
级结构(传感器网络采用类似结构，由此看 到，他们在某些概念上很难区分或者有交叉 之处)。
a. 平面结构
Ad Hoc网络的结构
b. 单频分级结构
Ad Hoc网络的结构
c. 多频分级结构
Ad Hoc网络的结构
在平面结构中，所有结点的地位平等，所以又可以 称为对等式结构。原则上不存在瓶胫，所以比较健 壮它的缺点是可扩充性差:每一个结点都需要知道 到达其它所有结点的路由，维护这些动态变化的路 由信急需要大量的控制信息。
二、Ad Hoc网络的结构
1、 结点结构 Ad hoc网络中的结点不仅要具备普通移动终端的
功能，还要具有报文转发能力，即要具备路由器的 功能，因此，就完成的功能而言可以将结点分为主 机、路由器和电台三部分。 主机：完成普通移动终端的功能，包括人机接口、 数据处理等应用软件 ； 路由器：负责维护网络的拓扑结构和路由信息，完 成报文的转发功能； 电台部分：为信息传输提供无线信道支持。
基于图论的移动AdHoc网络分群算法研究的开题报告
基于图论的移动AdHoc网络分群算法研究的开题报告一、研究背景及意义移动AdHoc网络（MANET）是一种无线自组织网络，其节点间可以无需预先建立基础设施的情况下进行通信。
作为一种灵活、自适应的网络，MANET广泛应用于无线传感器网络、军事通信、灾难救援等领域。
然而，MANET存在着一些挑战，例如节点的快速移动、节点的失效或强制退出、随机产生的网络拓扑等问题会导致不可预测的信道状况和网络性能变化。
因此，如何在无线自组织网络中建立高效的分组算法变得异常重要。
分组算法是MANET中的一个重要问题，它是将网络节点分成若干个组，以达到更好的网络性能。
由于无线自组织网络的不确定性和复杂性，获得高效的移动节点分组算法是非常具有挑战性的。
因此，针对移动AdHoc网络的分组算法研究具有重要实际应用价值和研究意义。
二、研究内容首先，分组算法分为两种形式：贪心算法和最优化算法。
我们将研究一种基于贪心算法的移动节点分组算法，该算法具有以下特点：1. 节点之间的通信距离与信噪比为区域内最佳值的一定比例，其值可以通过优化算法确定。
2. 使用动态规划算法来确定每一组节点的选择。
3. 使用图论算法，例如最小生成树，来减少组间的通信延迟。
三、研究目标该研究旨在建立一种高效的移动AdHoc网络分组算法，并探讨其在移动传感器网络、军事指挥、灾难救援等领域的应用。
具体研究目标包括：1. 设计一种高效的移动节点分组算法，使得网络性能可以得到优化。
2. 分析算法的时间复杂度和空间复杂度，评估算法的实用性能。
3. 在移动传感器网络、军事指挥、灾难救援等领域进行实践应用，并对算法的性能进行评估和反馈。
四、研究方法在本研究中，我们将采用如下方法：1. 分析和比较相关的移动节点分组算法，找到最佳解，并从中确定合适的算法。
2. 根据算法设计出一个移动节点分组系统，使用JIT工具来测试算法的时间复杂度和空间复杂度。
3. 开展实验，在各种应用场景下比较算法性能，包括网络性能、通信质量、移动自由度等方面，并得出实验结果、结论，以指导后续的改进。
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Ad Hoc网络中的区域划分和资源分配问题1 问题重述随着人们对摆脱有线网络束缚、随时随地进行自由通信的渴望，近几年来无线网络通信得到了迅速的发展。
为了能够在没有固定基站的地方进行通信， Ad Hoc网络技术应运而生。
Ad Hoc网络不需要有线基础设备的支持，通过移动主机自由的组网实现通信。
就其特点，在给定一些限制条件下，本文提出了关于如何合理划分Ad Hoc网络中的区域和分配资源问题。
具体容如下：对一个指定1000 1000(面积单位)的正方形区域构建一个Ad Hoc网络，需解决以下问题：(1) 以圆的形式对正方形区域进行覆盖，在满足所给定的限制条件下，通过建立最小半径和模型，求得圆的最少个数。
若给每个圆分配一个信道，使得有公共部分的圆拥有不同的信道，在此条件下合理分配信道。
改变公共面积部分的限制条件，重复上述问题。
再根据条件，提出合理假设，讨论网络的抗毁性问题。
(2) 设正方形区域中有一满足给定条件的椭圆形湖泊。
由限制条件：节点仅能设置在地面上，以及假设条件：一跳覆盖区圆的半径可以在75~100间随意选择，两个面积不等的圆相交，它们之间的公共面积应不小于大圆面积的5%，建立最小半径和模型，研究合理的区域分划和信道分配方案。
(3) 在假设一个较短的时间间隔，网络的连通性可能并未变化的情况下，采用基于节点的划分方式，在某一时刻将正方形区域的节点（用户）分成若干个簇。
给出簇与一跳覆盖区的定义，并根据给定条件结合数据，建立半径最小和模型，研究一跳覆盖区划分和信道分配方案，找出区域连通的充分、必要条件，并讨论网络抗毁性。
(4) 在问题3的基础上作进一步假设，根据所给的条件，考虑在动态情况下，通过建立模型，考虑网络连通性问题。
(5) 基于前面（3）中所给办法，从节能角度出发，根据所给条件，建立能量消耗与其所处位置关联的求极值模型，找到比较节能的区域分划方式，使出现第一个退出网络的节点的时间尽量长。
并通过对该网络的运行状况进行分析，对组网方式提出改进意见。
(6) Ad Hoc网络中针对如何保证通信的质量问题，根据所给条件，建立相关模型，对上一题中的通信质量进行定量评价。
2 模型假设(1) 节点可看作质点，其所占的面积可忽略不计；(2) 节点与其自身通信所消耗的能量为0；3 符号说明[][]M ：邻接矩阵；k ：抗毁性的量化值；k P ：网络损毁概率；E 、s E 、r E 、w E ：分别表示为总能量、发射能量、接收能量、备用能量；s P 、r P 、w P ：分别表示为发送、接收、备用功率；s t 、r t 、w t ：分别表示为发送、接收、备用时间；kn S ：第k 个节点对所有的n 点发射信息的距离；k x 、k y ：第k 个节点的坐标；kn t ：第k 个节点对所有的n 点发射信息所持续的时间；N 、T ：分别表示为一断时间总的发射次数、总的时间；sk E ：发射时所消耗的能量；N sk E ：在某一段时间T 因发射所消耗的能量；1n ki i S=∑：节点k 与n 个节点的距离之和；F ： 能量中心点；α：置信区间；t ：表示每一次发射的起始时刻与下一次发射的起始时刻之间的时间间隔； (x,t)ρ：节点在时间 t 及位置x 时的概率密度；D ：速度的期望值；P ：簇某点最后距起始点距离超过100的概率；4 模型建立与求解4.1 问题1的解决4.1.1 相邻圆的距离相邻圆的半径R均为100，根据平面几何的相关知识可以算出当相邻圆的公共面积不小于圆面积的5%时，两圆间距S为175.66；当相邻圆的公共面积不小于圆面积的18%时，两圆间距S为141.75。
4.1.2 相邻圆的连接关系及区域划分显然，当圆以蜂窝状分布时，有最小覆盖，以下的图1给出最简构造。
图1以上给出的是临界情况，则连接三个圆心的封闭折线为正三角形，根据本题给出的条件R＝100，易得此正三角形的边长L为1003。
当然，在实际情况中圆心间距S是不固定的，因此分以下两种情况进行讨论：(1) 圆心间距S>1003：此时，若以L为边长构成正三角形结构，则在正三角形中心位置会出现小的空隙（见图2中的阴影部分），这对于最小覆盖来说是极其不利的。
图2因此，必须将最上方的圆心位置下移，使得此圆的最低点恰好通过下方两圆交点中y方向数值较大的点(如图2中y点所示)，显然连接此三个圆圆心构成的封闭折线为顶角θ大于60°的等腰三角形。
就本题来说，当相邻圆的公共面积不小于圆面积的5%时，两圆间距s为175.66，满足此条件。
由于等腰三角形顶角θ大于60°，则两腰长度小于底边长度，即上下两层相邻的圆的圆心间距S小于175.66，显然此时两圆之间的公共部分更大，符合题目要求。
按照此方案，则如图3所示，MATLAB程序见附录程序二（注：其中调用circle函数见附录程序一）。
图3通过计算可知，长度为1000的边至少需要6个圆才能完整覆盖。
最下面一层中相邻圆交点中轴方向数值较小的点与轴相交，则最有利于最小覆盖。
由基础的平面几何知识可求出最下面一层圆的圆心坐标为47.81，再根据上述“等腰三角形”的理论可得各层间圆的圆心坐标间距Sy为152.126，这样按层级6、7、6、7……间杂排列，就可以得到结果。
而轴方向有空间富余，若发现在边界区域有部分空隙未能覆盖，则可通过在轴方向的坐标平移来修正。
最后检验四条边界及四个顶点，均可落在所有圆覆盖的区域里，则如图3，当相邻圆的公共面积不小于圆面积的5%时可用45个半径为100的圆覆盖此区域。
(2) 圆心间距S<1003：此时，若以s为边长构成正三角形结构，则在正三角形中心位置会出现重叠部分（见图4阴影部分）。
.图4就直观而言似乎可以将上层圆的位置上移，但结合本题来说是不符合要求的。
如：当相邻圆的公共面积不小于圆面积的18%时，两圆间距S为141.75，符合此情况。
如果上移圆的位置，则连接此三圆圆心构成的封闭折线为顶角 小于60°的等腰三角形，两腰长度就大于底边长度，即上下两层相邻的圆的圆心间距S大于141.75，同时当相邻圆的公共面积就会小于圆面积的18%。
因此，本情况只能以边长为圆心间距S的正三角形为基础架构可得出区域划分方案（如图5）。
MATLAB程序见附录程序三（注：其中调用circle函数见附录程序一）。
图5与上面类似，通过计算可知，长度为1000的边至少需要7个圆才能完整覆盖，则以边长为141.75的正三角形为基本构架，即各层间圆心在y轴方向间距为122.759，按层级7、8、7、8……间杂排列，可得到结果。
最后检验四条边界及四个顶点，最下层的7个圆为了使交点与轴重合，所能覆盖的方向长度不到994，而在此情况中最上层与最下层中相邻圆交点在轴方向上间距为1000.3，几乎没有在轴方向上做坐标平移的可能，所以只好再补一个圆，即图5中右下角的圆。
则当相邻圆的公共面积不小于圆面积的18%时可以用61个半径为100的圆覆盖此区域。
4.1.3 信道分配以下根据表1，提出邻接矩阵M[45][45]的概念：当i和j邻接时：M[i][j]=1；当i和j不邻接时：M[i][j]=0。
具体的矩阵形式参见附录程序五中的M[VN][VN]定义。
此后的问题就转化为子集的划分问题，即已知集合A={a1,a2,…,an}，A中关系R={(ai ,aj)|ai,aj∈A,i≠j}，(ai,aj)表示ai与aj间存在关系。
要求将A划分成互不相交的子集A1,A2,……Ak,(k≤n)，使任何子集中的元素均无关系，同时要求子集个数尽可能少。
在此可通过编写子集划分程序来实现，简要的算法描述如下：①集合A进Q；result[]和work[]全部置0；当前组号group=1；②依次出队列得e，若work[e]==0（只考查关系未定的元素），则在work[]中，标记e的冲突关系。
即：若M[e][i]==1 && work[i]==0，则work[i]=1；（避免改写work[i]为-1的单元）③若work[i]==0，则result[i]=group; work[i]=-1;若work[i]==1，则work[i]=0;④将所有work[i]==0的元素，再进队列；⑤group++；⑥转②，直至Q为空。
具体的程序见附录程序五(注：程序所需Division.h文件见附录程序四)。
由此可得出满足相邻圆的公共面积不小于圆面积的5%条件信道划分结果，见表2由此可知道要使公共部分的圆拥有不同的信道，最少需要4个信道，示意图见图6。
同理，将图5中圆按序编号进行改造，也可以得到满足相邻圆的公共面积不小于圆面积的18%条件的信道划分结果也为4个，其示意图见图7。
图6图74.1.4 抗毁性讨论在通信中，抗毁性的定义是在网络有故障时的通信能力，在本题中可以理解为位于圆心的节点在有与外界进行通信的需求时，即使在此圆所覆盖的区域有部分节点不能正常工作，依然有与外界进行通信的能力；而处于两圆公共部分的节点在这两个圆的圆心节点被抽取时就不具备通信能力了。
根据以上的理解可以认为，当相临圆心的节点被抽掉以及一个圆周围的所有与其它圆联通的节点都被抽掉的时候，就会影响整个网络的连通性。
针对以上的分析，分以下两种情况进行讨论：(1) 当抽取圆公共部分节点时情况比较复杂，于是考虑将问题简化为抽出特由古典概型的定义可以得出抗毁性的量化标准，但由于计算繁琐，可近一步简化。
将以上两组数据加权平均后可得其值都近似等于5，故可以认为特定的5个不位于圆心的节点为抗毁性的基本单位，只要此特定的5点不同时被抽取则可认为网络正常。
(2) 当抽取圆中心节点时，若节点数小于2则不影响网络连通；若节点数等于2时，则根据上面的结构可得出公共面积为5%时网络损毁概率k P 为245310485462311.11%2C ⨯+⨯+⨯+⨯=，公共面积为18%时网络损毁概率k P 为2612336413566338.31%2C ⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=；而若节点数大于2时，因为根据题意，在三圆公共部分没有节点，故可近似看作先取两相邻圆在任意取其它圆，则损毁概率k P 与等于2时相同。
综合两种情况，再利用古典概型的定义，可近似得出抗毁性的量化值k ，罗列如下：公共面积5%的情况抽掉2%（3点）： 111.11%88.89%k =-=抽掉5%（8点）： 132********1(11.11%)88.87%C C k C =-+= 抽掉10%（15点）： 11012422110452211015141101101(11.11%)88.8%C C C C C k C C =-++= 抽掉15%（23点）： 118121322110452211023221101101(11.11%)87.02%C C C C C k C C =-++=公共面积18%的情况抽掉2%（4点）：18.31%91.69%k=-=抽掉5%（11点）：1611530151613015111101511511(8.31%)91.6%C C C C CkC C=-++=抽掉10%（21点）：116121030151613015121201511511(8.31%)91.51%C C C C CkC C=-++=抽掉15%（32点）：127122130151613015132311511511(8.31%)88.57%C C C C CkC C=-++=4.1.5 问题1总结经过上述四个步骤的计算、编程、求解，我们可以得出，将此正方形区域用若干个半径都是100的圆完全覆盖，在相邻两个圆的公共面积不小于一个圆面积的5%的情况下，最少需要45个圆；相邻两个圆的公共面积不小于一个圆面积的18%的情况下，则最少需要61个圆。