第6章 无线自组织网络PPT课件
无线技术组网架构PPT课件
2、无线交换机发现请求
无线交换机
3. 接收到发现请求报文的无线交换机会 检查该AP是否有接入本机的权限,如 果有则回应发现响应。
4. AP从无线交换机下载最新软件版本、 配置
3、无线交换机发现响应 4、版本、配置下载 5、用户数据传递
5. AP开始正常工作和无线交换机交换用 户数据报文
第21页/共37页
Option 43属性配置举例
H3C设备内置DHCP Server
Microsoft DHCP Server
• Option 43选项说明
80:选项类型,固定为80,1个字节。
0B: 选项长度,表示其后内容的长度 (十六进制数的个数,这里表示后面 有11个十六进制数),一个字节。
0000: Ser ver type ,固定配为 0000两个字节。
SSID:Service Set ID 服务集识别码
第5页/共37页
802.11网络的基本元素 —— BSS
BSS1 AP
STA1
STA2 STA3
STA5
• Stations (STA):任何的无线终端设备。 • AP (Access Point ):一种特殊的 STA • BSS:Basic Service Set
SA=STA MAC DA=PC MAC VLAN=VLAN1 SIP=1.0.0.1 DIP=1.0.0.2
SA=STA MAC DA=PC MAC SIP=1.0.0.1 DIP=1.0.0.2
第25页/共37页
STA2->STA1的数据转发
STA2
AP2
无线交换机
AP1
STA1
无线交换机 IP:3.0.0.1
SA=STA2 MAC DA=STA1 MAC SIP=1.0.0.2 DIP=1.0.0.1
《无线网络基础》课件
物联网与无线网络融合
物联网概述
01
物联网通过各种信息传感器实时采集物理世界的信息,与互联
网结合形成庞大的网络。
无线网络在物联网中的作用
02
无线网路为物联网提供了灵活、便捷的数据传输方式,使得物
联网应用更加广泛和深入。
物联网与无线网络的融合趋势
03
随着物联网技术的发展,无线网络将与物联网更加紧密地融合
包括802.11a、802.11b、802.11g、802.11n和802.11ac等,用于无
线局域网(WLAN)通信。
02
IEEE 802.15系列协议
包括802.15.1(蓝牙)、802.15.3(UWB)和802.15.4(ZigBee)等
,用于无线个人局域网(WPAN)通信。
03
IEEE 802.16系列协议
智能家居无线网络解决方案
案例概述
某家庭需要构建智能家居系统,实现灯光、窗帘、空调等设备的 远程控制。
解决方案
采用低功耗的无线传感器和控制器,结合家庭网络进行配置,实 现各设备之间的互联互通。
实施效果
构建的智能家居无线网络系统运行稳定,各设备之间通信顺畅, 实现了家庭设备的智能化管理和控制。
公共场所无线网络覆盖方案
无线网络的应用场景
总结词
无线网络的应用领域和场景
详细描述
无线网络广泛应用于家庭、企业、公共场所等领域。在家庭中,无线网络可以让用户方便地连接互联网、共享文 件、打印等。在企业中,无线网络可以实现移动办公、数据共享、远程会议等功能。在公共场所,无线网络可以 提供便捷的上网服务,方便用户获取信息、交流沟通。
在选购无线接入点时,需要考虑其传 输速率、信号覆盖范围、稳定性等因 素,以确保能够满足使用需求。
无线传感器网络技术原理及应用第6章ppt课件
为了规范事业单位聘用关系,建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ,保障 用人单 位和职 工的合 法权益
22
3. MC1322X系列 MC13224是MC1322X系列的典型代表,是飞思卡尔公 司研发的第三代Zigbee解决方案。它集成了完整低功耗 2.4GHz无线电收发器,基于32位ARM7核的MCU,是高密 度低元件数IEEE802.15.4综合解决方案,能实现点对点连 接和完整的Zigbee网状网络。 MC13224支持国际802.15.4标准以及ZigBee、 ZigBeePRO和ZigBeeRF4CE标准,提供了优秀的接收器灵 敏度和健壮的抗干扰性,具有多种供电模式,以及一套常 用的外设集(包括2个高速UART、12位ADC和64个通用 GPIO、4个定时器、I2C等)。
20
2) 时钟和电源管理 数字内核和外设由一个1.8V低差稳压器供电。另外, CC253X系列芯片包括一个电源管理功能,可以实现使用不 同供电模式,用于延长电池的寿命,有利于低功耗运行。 3) 外设 CC253X系列芯片有许多不同的外设,允许应用程序设 计者开发先进的应用。这些外设包括调试接口、I/O控制器、 两个8位的定时器、一个16位的定时器、一个MAC定时器、 ADC和AES协处理器、看门狗电路、两个串口和USB(仅限 于CC2531)。
12
6.2 应用系统组成
Zigbee是一种短距离的无线通信技术,其应用系统由 硬件和软件组成。本节将详细讲解比较常见的Zigbee芯片 及Zigbee协议栈。
为了规范事业单位聘用关系,建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ,保障 用人单 位和职 工的合 法权益
为了规范事业单位聘用关系,建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ,保障 用人单 位和职 工的合 法权益
无线自组织网络
摘要Ad Hoc网络是近年来发展起来的一种无线移动分组网络,它具有动态变化的拓扑结构,网络中的节点可以任意移动,也可以动态的加入或退出网络。
Ad Hoc网络无任何中心和固定基础设施,网络中各个节点的地位平等,每个节点都具有主机与路由器的双重功能,形成了一个以中间主机节点为中继的多跳的分布式网络结构。
路由技术是Ad Hoc网络的关键技术,也是影响网络整体性能最重要的因素之一。
与单跳的无线网络不同,移动Ad Hoc网络中节点之间是通过多跳数据转发机制进行数据交换,需要路由协议进行分组转发决策。
无线信道变化的不规则性,节点的移动、加入、退出等都会引起网络拓扑结构的动态变化。
路由协议的作用就是在这种环境中,监控网络拓扑结构变化,交换路由信息,定位目的节点位置,产生、维护和选择路由,并根据选择的路由转发数据,提供网络的连通性。
本文首先介绍移动Ad Hoc网络的概念、产生、定义,详细总结了移动Ad Hoc 网络的特点、应用场合和研究热点。
然后对Ad Hoc网络体系结构和信道接入协议进行了介绍。
第三章对Ad Hoc网络的路由协议进行了研究分析,并对DSDV、DSR和AODV协议进行了详细的分析研究。
最后,介绍了Ad Hoc网络的分簇算法,详细说明了AOW算法。
关键词:Ad Hoc,自组织网络,AODV,分簇算法ABSTRACTAd hoc network is a kind of wireless and mobile network developed in recent years. It has a dynamic and variable topology, each node not only can move but can join or exit the network freely. It has no center and fix e d infrastructure distributed multi-hop structure,all nodes have an equal status and act as two roles-router and node itself.Routing technique is the key technique of the Ad Hoc network, but also one of the most important factors affect the performance of the whole network. It is different from single hop wireless network,mobile Ad hoc network nodes intercommunicate according to multi-hops data store-forward,which need the support of routing protocol packet forwarding decisions. The regular change of bandwidth and node motivation,pass in and out will lead to the dynamic changes of network topology. The routing protocols will monitor the changing topology,exchange routing information,locate the position of destination nodes,product, select and maintain routing, According to the selected routing and forwarding data to provide network connectivity.In this paper, first of all, introduces the concept, produce, definition of the MANET, summarizes the characteristics, applications, and research focus of the MANET. And then the Ad Hoc network architecture and the channel access protocol is introduced. In chapter 3, we researches and analysis routing protocol of the Ad Hoc network, and carried out a detailed analysis of the DSDV, DSR and AODV protocol. At last, introduces clustering algorithm of the Ad Hoc network, and detailed description of the AOW algorithm.KEY WORDS:Ad Hoc network, self-organizing network, AODV, clustering algorithm目录第一章绪论 (4)1.1A D H OC网络概述 (4)1.1.1 Ad Hoc网络的产生 (5)1.1.2 Ad Hoc网络的定义 (5)1.1.3 Ad Hoc网络的特点 (6)1.1.4 Ad Hoc网络的应用场合 (8)1.2A D H OC网络研究的主要问题 (9)1.3论文的主要研究内容 (10)第二章体系结构与信道接入 (10)2.1节点结构 (10)2.2网络结构 (11)2.3A D H OC协议栈 (13)2.4A D H OC网络体系结构的跨层设计 (13)2.4.1 设计策略 (13)2.4.2 设计方法 (14)2.4.3 跨层设计的优势与挑战 (15)2.5信道接入协议 (15)2.5.1简介 (15)2.5.2面临的问题 (15)2.5.3协议的分类 (18)第三章路由协议的设计 (19)3.1A D H OC网络路由协议的分类 (20)3.1.1平面式路由协议和分级式路由协议 (20)3.1.2表驱动路由协议和按需路由协议 (20)3.1.3 评价路由协议的标准 (21)3.1.4 各类路由协议之间的性能比较 (21)3.2几种典型的A D H OC网络路由协议 (23)3.2.1 DSDV路由协议 (23)3.2.2 DSR路由协议 (24)3.2.3 AODV路由协议 (27)第四章AD HOC网络的分簇算法 (30)4.1概述 (30)4.2基本概念和目标 (31)4.3A D H OC网络中分簇算法的分类和比较 (32)4.3.1 基于节点ID的分簇算法 (32)4.3.2 最高节点度分簇算法 (33)4.3.3 最低节点移动性分簇算法 (33)4.4自适应按需加权分簇算法(AOW) (33)4.4.1一般介绍 (33)4.4.2 AOW算法的特点和目标 (34)4.4.3算法描述 (35)4.4.4网络初始化和簇维护策略 (36)4.5基于分簇结构的A D H OC网络路由协议 (36)4.5.1 CBRP (37)4.5.2 CEDAR (37)4.5.3 ZHLS (37)总结 (38)致谢 (39)参考文献 (40)第一章绪论1.1 Ad Hoc网络概述Ad Hoc网络是一种特殊的无线移动通信网络。
无线网络原理课件
无线AP的技术规格
无线AP的技术规格包括传输速率、 传输协议、信号覆盖范围等。其 中,传输速率决定了无线AP的数 据传输速度,传输协议决定了无 线AP与网络之间的兼容性,信号 覆盖范围则关系到无线AP的覆盖 范围和信号稳定性。
03 无线网络协议与标准
IEEE 802.11系列协议
IEEE 802.11a
家庭成员共享网络资源
扩展家庭物联网
家庭无线网络允许家庭成员同时接入 互联网,共享文件、图片和视频等资 源,提高家庭娱乐和工作效率。
通过无线网络连接智能家居设备,如 智能灯泡、智能插座等,实现家庭智 能化管理和节能。
移动设备无缝连接
随着智能手机的普及,家庭无线网络 为移动设备提供了便捷的接入方式, 用户可以在家中任何位置保持网络连 接。
WPA/WPA2安全性
WPA/WPA2加密标准比WEP更加安全,不容易受到攻击。WPA/WPA2使用动态密钥生成机制,每个数据包都有 独立的密钥,提高了安全性。此外,WPA/WPA2还支持企业模式和家庭模式,可以满足不同规模网络的安全需 求。
WPS加密
WPS加密
WPS(Wi-Fi Protected Setup)是一种无线网络加密标准,旨 在简化无线网络的设置和保护。WPS使用PIN码或PBC(Push Button Configuration)方式来设置无线网络,无需手动配置 加密密钥。
5G无线网络
5G技术发展
5G无线网络作为下一代通信技术, 具有高速率、低时延、大连接等 特性,能够满足未来各种应用场
景的需求。
5G应用领域
5G技术将广泛应用于智慧城市、 智能交通、工业自动化、远程医 疗等领域,推动各行业的数字化
转型。
5G面临的挑战
《无线网络连接技术》ppt课件
F-UL
M-UL
帧前 MAP
帧前 MAP
导码
F-DL F-DL F-UL 导码 M-DL M-DL M-UL
MAP
MAP
固定子帧
移动子帧
TDD模式下的802.16帧结构
⑸ 8 0 2 . 11 与 8 0 2 . 1 6 的 比 较
具体可从以下几方面进行分析
1. 覆盖 802.16标准是为在各种传播环境(包括视距、近视距和非 视距)中获得最优性能而设计的。 WLAN中的OFDM是按 照系统覆盖数十米或几百米设计的,而802.16被设计成高 功率,OFDM可覆盖数十公里。
DIFS SIFS SIFS
DIFS DATA
介质空闲
竞争延迟
竞争窗口
IEEE802.11中CSMA/CA的工作原理
DATA 介质忙
IEEE802.11中RTS/CTS工作机制
802.11在MAC层上引入了一个新的Send/Clear to Send(RTS/CTS)选项 ,解决“隐藏节点”问题 . 下图为MAC层 采用RTS/CTS的工作机制
5 54 OFDM
2.4
2.4
2.402~ 10~66
2.480
2~11
2~6
5.5/11
20~54
1
32~134
75
15~60
CCK
OFDM
FM/GFSK
QPSK/16QAM/ 64QAM
主流OFDM/256子 载波/BPSK/QPSK/
主流OFDM/256子 载波/BPSK/QPSK/
16QAM/64QAM 16QAM/64QAM
2.7bit/s/Hz的峰值速 率,在20MHz信道上 最高达54Mbit/s
第6章 无线自组织网络要点
●物理层,根据实际应用需要设计MANET物理层 ●数据链路层,分为MAC子层和LLC子层 ●网络层,主要进行邻居发现、分组路由、拥塞 控制、网络互联等 ●传输层,为应用层提供可靠的端到端服务 ●应用层,提供面向用户的各种应用服务
12
MANET的路由协议
MANET的路由协议通常分为两大类:表驱动路 由协议、按需路由协议 ☆表驱动路由协议又称先验式,每个节点维护一 张包含到达其它节点路由信息的路由表,代表性 的有:WRP、DSDV、FSR、OLSR等 ☆按需路由协议也称反应式,需发送数据时才查 找路由,代表性的有:AODV、TORA、DSRP、 SSR等
☆节点作为主机,可运行相关应用程序,以获取
或处理数据;
☆节点作为路由器,需运行相关路由协议,进行
路由发现、路由维护等常见操作,对收到的并非 发给自身的分组予以转发。
6
A
B
C
一个简单的MANET网络
7
MANET的特点
☆拓扑结构动态变化 无固定通信设施,网络节点随机移动 ☆资源有限 节点的能量和网络带宽有限 ☆多跳通信 实现不同覆盖网络间的源与目标主机间的通信 ☆安全性较低 无线信道易受窃听、篡改、伪造等攻击的威胁
4
移动Ad Hoc网络的定义 ☆Ad Hoc网络是由若干个无线终端构成一个临时
性的、无中心的网络,网络中亦不需要任何基础 设施。
☆移动Ad Hoc网络(又称移动多跳网或移动对等
网)是一种特殊的在不借助任何中间网络设备的情 况下,可在有限范围内实现多个移动终端临时互 联互通的网络。
5
移动Ad Hoc网络中,每个节点既可作为主机,也 可作为中间路由设备。
13
DSDV路由协议
PlantWeb大学:无线技术之自组织网络结构
◆ \, ,
f ’. 一
这 就是 为什 么基于星 状拓 扑结 构的无 线 网络 作 为安 装计 划的 一部分 而需 要进行 的现场 勘测 十分重 要的原 因 。通 过勘
‘
星状拓扑结构 中的设备 只与 网关
进行通信——而彼此之 间不 能通信
测可 以确定 无线设 备放 置在哪 个位 置可以 为到 网关的视 线传 输 ( 和适当范 围)提供最大的成 功的可能 性。 不幸 的是 ,现 场勘测 费用 高昂 ,并且 只能维持 于一 时 。 因为这种 勘测 不能 预测未 来的 变化 ,例如新 建筑的 建设 或其 他的环境 变化 ,而这些变化会打断信号的视线传输 。 当这些变化对通信造成干扰 的时 候 ,您会有三种选择 :
星状 拓扑结 构是 一种 点对点结 构形式 ,在 其 中单 个的 无
线设备 ,或节 点直接 与处于 中央位 置 的 “ 集线 器”或 网关 进 行通信 。
在星 状拓扑 结构 中 ,当有某种物体处于设备和 网关之 间,
交口
气
一 一
- .
挡住 了视 线传输 路径的时候 ,可能导致通信 中断 。
・
网关然后 将数据 发送 到中央数 据采 集点 ,例如 一个控 制
室——通 过直 接方式 ,或连 接到其 他 网络 。网关也 会从 中央
数据 点收到数据 ,然后将 它们转发到相应的无线设备 。
由于 每个 设备都直 接 同网关进 行通信 ,有 时星状拓 扑结 构也被描述为 “ 点对 点”或 “ 线”结构。 视
是特别选用低功率无线设备以便延长 电池寿命时的情况 。
假如有什么东西挡在了无线设备和它的网关之间 ,对于这
7 自 匕 o 动f 博览 20年{一 月 08 ’ 2 {
计算机网络_自顶向下方法_中文版课件-第六章_无线网和移动网.TopDown
13
CDMA: 两个发送方的干扰
发送方
接收方
无线网和移动网 14
第6章 概要
6.1 概述
无线 6.2 无线链路特性
CDMA
6.3 IEEE 802.11 无线局域网 (“wi-fi”)
6.4 蜂窝因特网接入 体系结构 标准 (e.g., GSM)
无线网和移动网 15
IEEE 802.11 无线 LAN
无线网和移动网
9
无线链路的特征
不同于有线链路…. 衰减的信号强度:当无线电信号传播通过物质时, 信号削弱(路径损失) 来自其他源的干扰: 标准的无线网络频率 (如2.4 GHz)由其他设备共享 (如电话); 设备(发动机) 干扰 多径传播: 无线电信号反射离开物体,以稍微不同 的时间到达目的地
公共电话网 和因特网
户和BS之间的物理和 链路层协议
有线网络
无线网和移动网 29
蜂窝网: 第一跳
共享移动用户到BS无线电频谱 的两种技术 FDMA/TDMA结合: 将频谱划 分为频道,再将每个频道划 分为时隙 CDMA: 码分多址
频段
时隙
无线网和移动网
30
蜂窝标准: 简要概述
2G系统:语音信道
无线网和移动网 28
蜂窝网络体系结构的组件
移动交换中心MSC
将cells与广域网相连 管理呼叫建立(详情见后!) 处理移动 (详情见后!)
发射区cell
覆盖地理区域 基站 (BS)类比
802.11 AP
移动用户通过BS与
移动用户 交换中心
网络相连
空中接口: 在移动用
移动用户 交换中心
AP 2
无线网络基本知识PPT课件
WiMAX 是一个基于标准的技术,它使得无线网宽带成为替代有线(Cable), DSL的另外一种“最后一英里”的接入方式。WiMAX 提供固定(fixed),非固定 ( nomadic), 便携(portable), 移动(mobile) 无线宽带连接。同时, 在一个基战无需“直线可视 ”.一个典型的 蜂窝半径为3~10公里。
同 “Pre-G”一样, 在Pre-N 竞争中领先的厂商,会继续在802.11n 市场中继续领先
2010已经投放市场
什么是 MIMO?
MIMO 是 Multiple In Multiple Out的首字母缩写
多个数据流同时通过无线方式( 20 Mhz 信道)进行发送和接收。
MIMO (Multiple-In, Multiple-Out), 交替的使用智能天线。MIMO是一个很广的概念,它是用来 描述在无线网环境下使用多根天线,高级信号处理技术,在多个路径,多障碍物的环境中提高传 输性能的技术
2004年9月开始认证
Wi-Fi Multimedia( Wi-Fi 多媒体) -- WMM
IP语音 (VoIP), 视频流以及交互式网络游戏对网络延时和数据流量下降非常敏感。 在传输时需要采用QoS.
为了良好的传输效果,Wi-Fi 联盟开始为WMM (Wi-Fi多媒体)认证。并将其作为 即将到来的基于802.11的IEEE 802.11e QoS 的一部分。WMM将不同应用划分为不 同的优先级,并将Wi-Fi高品质用户服务质量从数据连通模式,向复杂的环境下的 语音,音乐及视频应用方面移植。 WMM定义了四种访问类别(语音,视频,尽力而为传输,后台传输),从而对不同 的流量赋予不同的优先级。基于WMM的Wi-Fi网络同时支持老式的设备(不支持 WMM功能的设备)。WMM访问类别中的“尽力而为传输”同老式设备的数据传输具 有相同的优先级。
无线网络ppt
6.2 无线局域网
2. 红外局域网基本技术有优点 l 红外线不会穿过墙壁或其他的不透明的 物体,具有以下几个优点
Ø 红外线通信比起微波通信不易被入侵,提高了安全性 Ø 由于封闭红外线网络能互不干扰,建立一个更大的红外
线网络是可行的 Ø 红外线局域网设备相对便宜又简单
3. 缺点
Ø 红外线局域网也存在一些缺点。如,室内环境中的阳 光或室内照明的强光线,都会成为红外线接收器的噪声 部分,因此限制了红外线局域网的应用范围。
C I
EK
长度 连接编号 头部 CRC
数据
CRC
(a) 通用帧结构
11 6
16
16
8
1 0 类型
需要 字节数
连接编号 头部 CRC
(b) 带宽请求帧
6.4 蓝牙技术
l 蓝牙技术实现了设备的无连接工作,提 供了接入数据网的功能,并且具有外围设 备接口,可以组成一个特定的小网
6.2 无线局域网
6.2.3 扩频无线局域网 l 扩展频谱技术是指发送信息带宽的一种技 术。它将信号扩展到更宽的频谱上传输, 因此,它被称为扩频技术。 l 它是一种信息传输方式, 其信号所占有的 频带宽度远大于所传信息必须的最小带宽。 l 频带的扩展是通过一个独立的码序列来完 成,用编码及调制的方法来实现的,与所 传信息数据无关;在接收端也用同样的码 进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息 数据。
Ø 位速率为常数的服务 Ø 位速率可变的实时服务 Ø 位速率可变的非实时服务 Ø 尽力投递的服务。
6.2 无线局域网
6.3.5 802.16帧结构
l 所有的MAC帧都以一个通用头部作为开始, 该头部之后跟着一个可选的数据字段和一个 可选的校验和(CRC)字段
自组织无线网络技术简介
Existing MANET protocols
discover routes Source routing on-demand (re-active) Variation of distant vector? 按需路由
MANET routing protocols Table driven
DSR AODV, ABR, TORA DSDV、CGSR
adhoc网络结构每个簇由一个簇头和多个簇成员组成使用多频的两级结构uavadhoc优点节点覆盖范围较小缺点流量管理节点数目多移动性强的环境下维持网络最新拓扑的控制开销大抗毁性好缺点closter头是瓶颈减少路由协议开销路由不一定最短adhocadhoc节点移动要发现新路由多跳通信adhoc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adhoc网络三个不断变化的基本特征网络的使用模式adhoc利用地理信息进行路由选择ondemand反应式reactive路由dsraodvtabledriven先应式proactive路由这些cluster或者zone可组成较大的supercluster或者superzonecluster内所有节点都与clusterhead直接通信cluster内节点间的通信一般是两跳
移动ad hoc网络基础知识
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 对网络层来说WLAN是一个单跳网络
的依 现赖 有于 网类 络似 基基 础站 设或 施接 。入 点
第6章无线自组织网络
MANET体系结构和协议原理
MANET的结构
由于MANET具有的特殊性,实际组建网络时 ,必须充分考虑网络的应用规模,扩展性和可靠 性、实时性等要求,再选择合适的网络拓扑结构 。
通常MANET的拓扑结构可分两种:对等式结 构和分级结构
对等式结构
☆所有节点完全对等,源节点与目标节点通信时 存在多条路径,健壮性好,相对比较安全 ☆缺点是可扩充性略差,因为每个节点都需要知 道到达其他节点的路由。
•ISO/OSI层次结构 •应用层 •表示层 •会话层 •传输层 •网络层
•数据链路层
•物理层
MANET各协议层次具体功能
●物理层,根据实际应用需要设计MANET物理 层。首先是通信频段的选择,目前通常采用 2.4GHz的ISM免许可的频段。其次,物理层必 须选择相应的无线通信机制,以实现良好的收 、发信功能。 物理层设备可使用多频段、多模式的无线传输 方式。
•6
移动AANET)(又称移动多跳网或移
动对等网)是一种特殊的在不借助任何中间网络设 备的情况下,可在有限范围内实现多个移动终端 临时互联互通的网络。 可看做是一组带有无线收 发装置的移动终端所组成的一个临时性多跳自治 系统。
MANET中,每个节点既可作为主机,也可作为 中间路由设备。
缺点:维护分级结构需要节点执行簇头选举算法 ,而簇头节点可能会成为网络瓶颈。
☆从对等式结构和分级结构的比对中可以看出, 当网络规模较小时,可采用简单的对等式结构; 网络规模较大时,应采用分级结构。
•16
MANET的协议层次
•MANET协议层次 •上层引用协议
•传输层
•网络层 •数据链路层
•物理层
•MANET的对等式结构
分级结构网络
自组织网络及其路由技术
自组织网络及其路由技术一、背景及概念1.发展历史无线通信网一般都是有中心的,要基于预设的网络基础架构才能运行。
例如,蜂窝移动通信系统要有基站的支持;无线局域网一般也工作在有接入点(AP)和有线骨干网的模式下。
但对于有些特殊场合来说,有中心的移动网络并不能胜任。
比如,战场上部队快速展开和推进,地震或水灾后的营救等。
这些场合的通信不能依赖于任何预设的网络设施,而需要一种能够临时快速自动组网的移动网络。
无线自组织网络即可以满足这样的应用。
自组织网络技术的研究始于20 世纪70 年代。
美国DARPA 出于军事需要,开始研究分组无线网(PRNET)在战场环境下数据通信中的应用。
项目完成之后,DAPRA 又在1993 年启动了高残存性自适应网络项目。
研究如何将PRNET的成果加以扩展,以支持更大规模的网络,还要开发能够适应战场快速变化环境下的自适应网络协议。
1994 年,DARPA 又启动了全球移动信息系统项目。
在分组无线网已有成果的基础上对能够满足军事应用需要的、可快速展开、高抗毁性的移动信息系统进行全面深入的研究,并一直持续至今。
1991 年成立的IEEE 802.11 标准委员会采用了“无线自组织网络”一词描述这种特殊的对等式无线移动网络。
美国《福布斯》杂志报道了加州大学洛杉矶分校的无线传感器网络的研究项目,指出通过无线传感器网络,我们将实实在在地掌握这个物理世界。
2003年美国《商业周刊》将无线传感器网络列为21世纪改变世界的10大技术之一。
美国《技术评论》杂志评出对世界产生深远影响的十大新兴技术,无线传感器网络排名第一。
另外,像IEEE((ComPuter》等众多杂志也都发表了一些关于无限传感器网络的论文。
我国也非常重视无线传感器网络的研究,中国国家自然科学基金委员会在2003年已经开始对无线传感器网络的研究进行了资助,并于2004年将其列为重点项目。
2005年我国开始传感网络标准化研究工作。
2006年,国家973计划,国家863高技术计划等国家和省部级科技发展“十一五”规划也设专项资助该领域的理论、方法和关键技术研究。
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MANET体系结构和协议原理
MANET的结构
通常MANET的拓扑结构可分两种:对等式结构 和分级结构
MANET的对等式结构
簇
内部节点
簇头
网关节点
MANET的单频分级结构
9
分级结构网络分单频分级和多频分级
☆单频分级中所有节点使用同一频率通信,需要 网关节点支持 ☆多频分级网络中,不同级采用不同通信频率
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DSDV路由协议
☆基于Bellman Ford算法,是距离向量协议的改进 之一; ☆路由表通过序列号区分路由的新旧; ☆快速反应拓扑的变化; ☆延迟了对不稳定路由节点的广播通告; ☆不能适应快速变化的网络; ☆资源开销可能被浪费; ☆多数路由信息可能从未使用; ☆源和目标之间只提供一条不支持单向连接的路 由;
4
移动Ad Hoc网络的定义 ☆Ad Hoc网络是由若干个无线终端构成一个临时
性的、无中心的网络,网络中亦不需要任何基础 设施。
☆移动Ad Hoc网络(又称移动多跳网或移动对等
网)是一种特殊的在不借助任何中间网络设备的情 况下,可在有限范围内实现多个移动终端临时互 联互通的网络。
5
移动Ad Hoc网络中,每个节点既可作为主机,也 可作为中间路由设备。
☆基于传统距离向量路由机制,算法简单清晰。 ☆使用目标序列号防止循环发生,解决了无穷计 数问题,易于编程实现。 ☆支持中间主机回答,能使源主机快速获得路由, 但可能会有过时路由。 ☆周期性广播报文,需要消耗一定的能量和网络 带宽。
节点A的路由表 目标节点 下一跳
D
B
跳计数 2
节点B的路由表 目标节点 下一跳
D
D
跳计数 1
图(b)中节点D移动到新位置,节点B的路由更新
更新后节点B的路由表
目标节点 下一跳
跳计数
D
A
3
路由环回现象产生,即A或B想要向D发送的数据 会在A和B之间来回转发,无法到达真正的目标。
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包含序号的路由更新,解决环回现象
☆节点作为主机,可运行相关应用程序,以获取
或处理数据;
☆节点作为路由器,需运行相关路由协议,进行
路由发现、路由维护等常见操作,对收到的并非 发给自身的分组予以转发。
6
A
B
CLeabharlann 一个简单的MANET网络7
MANET的特点
☆拓扑结构动态变化 无固定通信设施,网络节点随机移动 ☆资源有限 节点的能量和网络带宽有限 ☆多跳通信 实现不同覆盖网络间的源与目标主机间的通信 ☆安全性较低 无线信道易受窃听、篡改、伪造等攻击的威胁
16
CGSR路由协议
☆以DSDV为基础,比DSDV更有效 ☆使用分簇路由结构和启发式路由选择机制 ☆指定了簇头和网关节点 ☆适合大规模MANET,可扩展性较好 ☆簇头节点的稳定性、可靠性对全网性能影响较大
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典型表驱动路由协议实例
C
C
D
A
A
B
D
(a)
B (b)
DSDV路由协议示例
18
图(a)中节点A和节点B起始路由表
对等式网络结构
☆所有节点完全对等,源节点与目标节点通信时 存在多条路径,健壮性好,相对比较安全 ☆缺点是可扩充性略差
10
MANET的协议层次
MANET协议层次 上层应用协议
传输层
网络层 数据链路层
物理层
ISO/OSI层次结构 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层
数据链路层 物理层
11
●物理层,根据实际应用需要设计MANET物理层 ●数据链路层,分为MAC子层和LLC子层 ●网络层,主要进行邻居发现、分组路由、拥塞 控制、网络互联等 ●传输层,为应用层提供可靠的端到端服务 ●应用层,提供面向用户的各种应用服务
14
●DSDV的路由表项包括:目标地址、到达目标 节点的度量值(最小跳数)、去往目标节点的下一 跳、目标节点相关序列号; ●DSDV中使用了两类更新报文:完全转存(通告 全部信息)、递增更新(仅通告更新信息); ●DSDV路由选择的依据为序列号或度量值;
15
WRP路由协议
☆WRP路由协议在网络节点中保存路由信息 ☆每个节点的路由表项信息包括:距离、路由、 链路开销和重传消息列表(MRL) ☆WRP的算法收敛快,避免路由中的环路 ☆WRP比大多数协议需要更大内存,还依赖周期 性的Hello消息,也要占用一定带宽。
3
Ad Hoc网络的研究成果包含以下几个方面: ☆新的路由协议,例如AODV、DSDV、ZRP等 ☆介质访问控制(MAC)协议,例如RTS/CTS/ACK ☆Ad Hoc网络与蜂窝网络相结合 ☆多播或组播协议、地址分配、TCP协议、节能
控制、安全性、分布式算法、QoS等
☆用蓝牙节点组建Ad Hoc网络
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MANET的路由协议
MANET的路由协议通常分为两大类:表驱动路 由协议、按需路由协议 ☆表驱动路由协议又称先验式,每个节点维护一 张包含到达其它节点路由信息的路由表,代表性 的有:WRP、DSDV、FSR、OLSR等 ☆按需路由协议也称反应式,需发送数据时才查 找路由,代表性的有:AODV、TORA、DSRP、 SSR等
第6章 无线自组织网络
本章内容简介
☆Ad Hoc网络概述 ☆MANET体系结构和协议原理 ☆MANET的其它技术 ☆Ad Hoc网络的应用
2
Ad Hoc网络概述
Ad Hoc网络的背景
☆Ad Hoc网络源于军事通信的需要,其前身是分 组无线网(Packet Radio Network) ☆1972年DARPA启动分组无线网项目,主要研究 分组无线网的应用 ☆1993年,DAPRA启动可存活性自适应网络项目 ☆20世纪90年代开始,Ad Hoc网络的研究得到长 足进展
(b)中节点C路由表更新 目标节点 下一跳 跳计数
D
D
1
序列号 1001
21
由于A和C会周期性交换路由信息,当A收到C的 路由更新后,在序列号相同时,则会根据DV算法 来判断是否更新路由。显然,A会更新路由。当A 想发送报文给D时,会把下一跳信息设置为C,这
样就可成功发送。
22
AODV路由协议
(a)中节点A初始路由表
目标节点 下一跳
跳计数
D
B
2
序列号 1000
目标节点 D
(a)中节点B初始路由表
下一跳
跳计数
D
1
序列号 1000
20
节点D移动到(b)图所示位置
(b)中节点A路由表更新 目标节点 下一跳 跳计数
D
∞
序列号 1001
(b)中节点B路由表更新 目标节点 下一跳 跳计数
D
∞
序列号 1001