hoc网络的基本概念汇总
第2讲—Ad_Hoc的初步理解1
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分级结构的Ad Hoc网络 簇头：1、维护到达其他簇的路由信息，负责簇间数据的转发。
2、知道网络中所有节点与簇的所属关系，知道所属簇成员 的位置。
簇成员：不需要维护复杂的路由信息
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分级结构的Ad Hoc网络 优点：1、良好的可扩充性，网络规模不受限制。可以简单的通
过增加簇的个数和网络的级数来增大规模。 2、很强的抗毁性，因为簇头节点可以随时选举产生。 3、使路由信息局部化，减少路由协议的开销，提高系统 吞吐量，容易实现全网的局部同步。 4、节点定位比平面结构简单。 5、结合了无中心和有中心模式。
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隐终端问题会引起报文冲突，从而影响信道利用率 在单信道条件下，隐发送终端问题（不能发送任何消 息）可以用握手机制部分解决；但隐接收终端问题 （通知发送者自己是隐终端）无法解决，即无法告诉 发送者自己是隐终端，而发送终端无法收到目标接收 者的CTS，不能确定其是隐终端或者是没有开机，只 能重新发送RTS。
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平面结构的Ad Hoc网络
（只适用于中小规模的Ad Hoc网络）
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平面结构的Ad Hoc网络 优点：1、简单，所有节点在网络控制、路由选择和流量管理上
都是平等的，又称对等式结构。 2、原则上不存在瓶颈，源与目的节点间存在多条路径， 可以较好的实现负载平衡和选择最优化的路由。 3、节点覆盖范围小，相对较安全。
多跳共享广播信道的直接影响：
报文冲突与节点所处的地理位置有关。即报文冲突是局 部事件，发送节点和接收节点感知到的信道状况不一定相 同，带来隐终端、暴露终端问题。
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隐终端位于准备接收的站点范围内，但在发送站点的 范围之外。如图：当 A 和 C 检测不到无线信号时，都以为 B
AdHoc网络及路由技术简介
DSR路由协议介绍
• 路由请求 源节点向邻居节点广播路由请 求消息（RREQ）和源节点地址， 求消息（RREQ）和源节点地址，中 间节点接收到RREQ RREQ后 间节点接收到RREQ后，将自己的地 址附在路由记录（ 址附在路由记录（记录从源节点到 目的节点路由的中间节点） 目的节点路由的中间节点）中。
AdHoc路由协议
DSR路由协议介绍
• DSR路由协议 DSR路由协议
动态源路由协议(Dynamic DSR)是在移动自组网 动态源路由协议(Dynamic Source Routing, DSR)是在移动自组网 (MANET)中使用的一种路由协议 它工作在TCP/IP协议族的网际层。 中使用的一种路由协议。 TCP/IP协议族的网际层 (MANET)中使用的一种路由协议。它工作在TCP/IP协议族的网际层。 DSR是一个专门为多跳无线 是一个专门为多跳无线Ad Hoc网络设计的简单且高效的路由协议 网络设计的简单且高效的路由协议。 DSR是一个专门为多跳无线Ad Hoc网络设计的简单且高效的路由协议。所有 的路由都是由DSR路由协议动态地、自动地确定和维护， DSR路由协议动态地 的路由都是由DSR路由协议动态地、自动地确定和维护，它提供快速反应式 服务，以便帮助确保数据分组的成功交付， 服务，以便帮助确保数据分组的成功交付，即使在节点移动或者其他网络状 况变化的条件下也是如此。 况变化的条件下也是如此。 DSR路由协议有两个主要机制组成——路由寻找 路由协议有两个主要机制组成——路由寻找(Route Discovery） DSR路由协议有两个主要机制组成——路由寻找(Route Discovery）机制 和路由维护(RouteMaintenance)机制。路由寻找机制在源节点需要给目的节 和路由维护(RouteMaintenance)机制。 (RouteMaintenance)机制 点发送一个分组并且还不知道到达目的节点的路由的时候使用。 点发送一个分组并且还不知道到达目的节点的路由的时候使用。当源节点正 在使用一条到达目的节点的源路由的时候， 在使用一条到达目的节点的源路由的时候，源节点使用路由维护机制可以检 测出因为拓扑变化不能使用的路由， 测出因为拓扑变化不能使用的路由，当路由维护指出一条源路由已经中断而 不再起作用的时候，为了将随后的数据分组传输到目的节点， 不再起作用的时候，为了将随后的数据分组传输到目的节点，源节点能够尽 力使用一条偶然获知的到达目的节点的路由， 力使用一条偶然获知的到达目的节点的路由，或者重新调用路由寻找机制找 到一条新路由
ad hoc网络
2.1 网络逻辑结构
平面结构 分级结构 图3 平面和分级路由网络结构
2.2 网络层次结构
• Ad Hoc网络的协议栈分为5层，分别为：应用层、传输层、 Hoc网络的协议栈分为 网络的协议栈分为5 分别为：应用层、传输层、 网络层、数据链路层和物理层，如图4所示。 网络层、数据链路层和物理层，如图4所示。 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
图4 Ad Hoc网络的协议栈 Hoc网络的协议栈
3.1 信道接入技术
Ad hoc网络根据信道接入时握手协议的发起者可以 hoc网络根据信道接入时握手协议的发起者可以 分为发方主动协议 收方主动协议。 发方主动协议和 分为发方主动协议和收方主动协议。 发方主动协议是发送节点主动发起信道预约， 发方主动协议是发送节点主动发起信道预约，即发送 者要发送数据时先发送一个RTS（ Send） 者要发送数据时先发送一个RTS（Request to Send）控 制分组来与接收者预约信道。 制分组来与接收者预约信道。大多数信道接入协议都属于 这一类， MACA（ 这一类，如MACA（Multiple Access with Collision Avoidance）、 Avoidance）、MACAW（MACA for Wireless）等。 ）、MACAW（ Wireless） 收方主动协议是由接收方主动发起信道预约的。 收方主动协议是由接收方主动发起信道预约的。接收 节点主动向发送节点发送RTR（ Receive） 节点主动向发送节点发送RTR（Ready To Receive）控 制分组，通知发方已经准备好接收数据， 制分组，通知发方已经准备好接收数据，发送节点如果有 数据就直接发送。 数据就直接发送。这种信道接入协议减少了控制分组的数 可以降低额外的开销，从而提高网络的吞吐量。 目，可以降低额外的开销，从而提高网络的吞吐量。这类 协议包括MACA-BI（ Invitation） 协议包括MACA-BI（MACA By Invitation）和RICH ReceiverChannel-Hopping）协议等。 （Receiver-Initiated Channel-Hopping）协议等。
Ad Hoc网络技术
Ad Hoc网络技术随着人们对摆脱有线网络束缚、随时随地能够实行自由通信的渴望，近几年来无线网络通信得到了迅速的发展。
人们能够通过配有无线接口的便携计算机或个人数字助理来实现移动中的通信。
当前的移动通信大多需要有线基础设施(如基站)的支持才能实现。
为了能够在没有固定基站的地方实行通信，一种新的网络技术——AdHoc网络技术应运而生。
AdHoc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。
AdHoc网络的出现推动了人们实现在任意环境下的自由通信的进程，同时它也为军事通信、灾难救助和临时通信提供了有效的解决方案。
1AdHoc网络的概念AdHoc网络是一种没有有线基础设施支持的移动网络，网络中的节点均由移动主机构成。
AdHoc网络最初应用于军事领域，它的研究起源于战场环境下分组无线网数据通信项目，该项目由DARPA资助，其后，又在1983年和1994年实行了抗毁可适合网络SURAN(SurvivableAdaptiveNetwork)和世界移动信息系统GloMo(GlobalInformationSystem)项目的研究。
因为无线通信和终端技术的持续发展，AdHoc网络在民用环境下也得到了发展，如需要在没有有线基础设施的地区实行临时通信时，能够很方便地通过搭建AdHoc 网络实现。
在AdHoc网络中，当两个移动主机(如图1中的主机A和B)在彼此的通信覆盖范围内时，它们能够直接通信。
但是因为移动主机的通信覆盖范围有限，如果两个相距较远的主机(如图1中的主机A和C)要实行通信，则需要通过它们之间的移动主机B的转发才能实现。
所以在AdHoc网络中，主机同时还是路由器，担负着寻找路由和转发报文的工作。
在AdHoc网络中，每个主机的通信范围有限，所以路由一般都由多跳组成，数据通过多个主机的转发才能到达目的地。
故AdHoc网络也被称为多跳无线网络。
其结构如图2所示。
AdHoc网络能够看作是移动通信和计算机网络的交叉。
第1节 Ad Hoc网络概述
第1节Ad Hoc网络概述1.1.1 Ad Hoc 网络的产生背景无线通信网络按照组网控制方式分为2类：1.具有预先部署的网络基础设施的移动网络:例如：蜂窝移动通信系统，无线局域网无线局域网(WLAN)结构图2.无基础设施的移动网络对于某些特殊场合，如：战场上部队的协同通信，地震或水灾后的营救，野外科学考察、临时会议等。
在这种情况下，就需要一种能够临时快速自动组网的移动通信技术，这就形成了另一类移动通信技术，即Ad Hoc网络通信技术.“Ad Hoc”一词来源于拉丁语，意思是：”专用的、特定的”Ad Hoc 网络通常也称为”无固定设网”、“自组织网”、“多跳网络”、“MANET”目前，Ad Hoc 网络已经得到了国际学术界和工业界的广泛关注.1.1.2 Ad Hoc 网络的历史发展自组网最初是应用于军事领域的，1972年DARPA(美国国防部高级研究计划署)资助研究了分组无线网PRnet（Packet Radio Network）；其后，又由DARPA资助，于1993和1994年进行了高残存性自适应网络SURAN (Survivable Adaptive Network)和全球移动信息系统GlOMo(Globle MobileInformationSystems)的研究;Ad Hoc就是吸取了上述三个项目的组网思想，从而产生的一种新型的网络构架技术;IEEE802.11委员会称之为“Ad Hoc网络”，而IETF称之为MANET。
1.1.3 Ad Hoc 网络的定义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的、临时性自治系统，整个网络没有固定的基础设施。
在自组网中，每个用户终端不仅能移动，而且，兼有路由器和主机两种功能。
一方面，作为主机，终端需要运行各种面向用户的应用程序；另一方面，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完成数据的分组转发和路由维护工作。
AD-HOC自组网路由协议
LSDB A-B
LSDB B-D A-C B-C
LSDB B-D
LSDB A-B A-C B-C C-D
B-C C-D
A
C
D
A
C
D
B
LSDB A-B B-C
B
LSDB
LSA from D
A-B B-C A-C C-D
hello
LSA from C
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AD-HOC路由 VS. 传统路由
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AODV（8）- 路由响应示例
接slide14 节点6知道到节点7的路径，因此构造 RREP，发送给节点4。RREP内容为：
Dest 7 Next 4
1
Hops 3
4
RREP 6 7
2
3
5
节点4收到RREP
源地址=1 宿地址=7 宿顺序号=max（自己记录的节点7的顺 序号，RREQ中的宿顺序号） 跳数=1
每个节点根据整个网络每个节点的邻接信息构造网图，使用最短路 径优先算法计算路由
消息类型 Hello: 邻居发现，仅在链路层发送，TTL=1 Router LSA(Link State Advertisement): 节点邻接消息，在整个 域（Area）广播
LSDB A-B B-C C-D
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AODV（2）- 基本概念
纯的按需路由协议
一个网络节点不会主动发起路由发现或者维护，除非它需要知 道某个路由，或者它作为中间节点提供服务 不在有效路径上的节点不维护路由信息，不参与路由表信息交 换
使用广播路由发现机制 使用报文每跳路由（hop-by-hop routing）
Ad hoc网络了解
Ad hoc网络了解第一部分一、Ad hoc网络的基本概念随着社会的进步，人们对灵活、快捷、方便的通信方式要求越来越高;而全球化进程的加快又进一步刺激了通信与网络技术的发展，人们不断追求任何人可以在任何时间、任何地点与任何人进行任何种类的信息交换。
个人业务需求无论是在支持范围上还是种类、质量要求上都大大的增加，极大地刺激了无线通信网络的迅速发展。
蜂窝移动通信系统、无线局域网(IEEE802.11)、蓝牙技术(Blue tooth)、家庭无线网(HomeRF)等移动通信新技术纷纷涌现，而Ad hoc网络技术作为无线通信领域一种新的网络技术，正在很快地从军事通信渗透到相关的各个民用通信领域。
这些新技术的出现，极大的方便了人们的生活，同时也推动了无线通信技术的发展。
无线通信技术和计算机网络技术的发展为无线移动Ad hoc网络的产生奠定了基础，而这种自组织对等式多跳移动通信网络，不需要依赖于固定的基础结构，既可以与现有的网络结合形成多跳网络，从而有效延伸传统网络的覆盖范围，同时也可以通过临时组网的方式在恶劣环境中支持移动节点之间的数据、话音、图像和图形等业务的无线传输。
这也使得Ad hoc网络具有极大的灵活性和可扩展性，可以满足不同场合的特殊需要，其应用范围可以覆盖工业、商业、医疗、家庭、办公环境、军事等各种场合和行业。
特别是在军事应用领域中，因其特有的无需架设网络设施、可快速展开、抗毁性强等特点，Ad hoc 网络已成为数字化战场通信的首选技术。
Ad hoc网络不论是军用还是民用，都有着广泛的应用价值和意义。
由于组网快速、灵活、使用方便，无线Ad hoc网络己经得到了国际学术界和工业界的广泛关注，并正在得到越来越广泛的应用，己经成为移动通信技术向前发展的一个重要方向，并将在未来的通信技术领域中占据重要地位。
二、Ad hoc网络的特征与其他传统通信网络相比，Ad hoc网络具有以下显著特点:(1)无中心和自组织性:Ad hoc网络中没有绝对的控制中心，所有节点的地位平等，网络中的节点通过分布式算法来协调彼此的行为，无需人工干预和任何其它预置的网络设施，可以在任何时刻任何地方快速展开并自动组网。
7 移动Ad hoc网络
协议假设节点能够根据路由变化的重要程度来决定是否 触发一次增量更新，根据增量更新的数据量来决定是否 进行一次full dump 。
YHZ
无线网络技术
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环路与计数至无穷问题
已有的距离矢量路由算法（如RIP）没有解决好路由环路 及计数至无穷的问题。
每个节点维护一张路由表，网络中每个节点在此表中占有一 个表项。
每个表项包括两部分内容：去往该目的节点的最佳输出线路 （下一跳）以及估计到该目的节点的最短距离。 每隔一段时间，每个节点向其所有邻居发送一个距离矢量， 通报从本节点到其它各个节点的估算距离。 每个节点利用从邻居节点收到的距离矢量来更新自己的路由 表。
无线网络技术
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MANET的应用：会议场景演示
自组织网络
移动设备F
移动设备A
移动设备B 移动设备E
移动设备C
移动设备D
YHZ
无线网络技术
10
10
MANET的应用：与其它网络互连
3G/HSDPA/WiMAX
Wi-Fi
Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi
Wi-Fi
对移动自组网有用的拓扑假设是：
物理上靠近的节点在网络拓扑上也可能靠近。
YHZ
无线网络技术
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MANET单播路由协议的分类
取决于路由决策所依据的信息：
基于拓扑的路由：基于节点的连接关系计算路由表：
基于地理位臵的路由：根据节点的地理位臵进行转发决策，不
需要路由表。
按照触发路由计算的条件，基于拓扑的路由分为：
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。
移动ad-hoc网络基本知识
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ad hoc网络面临的问题（3/3）
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 地址自动配置 。。。。
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MANET与其他无线网络
与分组无线网、无线局域网、红外网络比较 单跳与多跳
导 致
WLAN、红外网络都是单 跳网络，不存在路由问题 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 ad hoc移动终端 的通信是对等的
MANET： mobile ad hoc network ANS ： Ad Hoc Networks Scalability
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移动ad hoc网络（MANET）
移动Ad hoc网络 /多跳无线网络
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研究重点不同
主要研究内容是在 网络的物理层和DL
通信模式不同
移动终端的所有通信 都要经过接入点进行
MANET与mobile IP
移动路由器
MANET
移动设备
Mobile IP
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移动无线网络
AD_HOC网络总结
1. Ad hoc网络概述 1.2 应用领域
3)紧急和临时场合：在发生了地震、水灾、强热带风暴或遭受其他灾难打击 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)可能被全部摧毁或无法正常工 作，这时就需要Ad Hoc网络这种不依赖任何固定网络设施又能快速布设的 自组织网络技术。类似地，处于边远或偏僻野外地区时，同样无法依赖固 定或预设的网络设施进行通信。Ad Hoc网络技术的独立组网能力和自组织 特点，成为这些场合通信的最佳选择。 4)个人通信：个人局域网(PAN, Personal Area Network)是Ad Hoc网络技术 的另一应用领域 .不仅可用于实现 PDA、手机、手提电脑等个人电子通信设 各之间的通信，还可用于个人局域网之间的多跳通信。
现代移动通信技术 东南大学移动通信国家重点实验室
1. Ad hoc网络概述 1.3 特点
3）动态变化的网络拓扑：Ad Hoc网络中，移动终端能以任意速度和方式 移动，并随时关闭无线收发器。由于无线发送装置的天线类型多种多样、 发送功率的变化、无线信道间的互相干扰、地形和天气等综合因素的影响， 使得移动终端间通过无线信道形成的网络拓扑随时可能发生变化，而且变 化的方式和速度都难以预测。此外无线传播条件的快速改变，也导致了网 络拓扑必须以不可预测的方式任意、迅速地改变。
东南大学移动通信国家重点实验室
1. Ad hoc网络概述 1.1 发展历史
Ad Hoc网络当前的研究成果主要集中在欧美，卡内基梅隆大学的 MONARCH（Mobile Networking Architectures）项目组建立了移动 Ad Hoc网络的测试平台，现在该项目在Rice大学研究，主要开发自适 应无线网络协议和协议接口。 欧洲考虑将移动Ad Hoc网络作为中继，从而可以扩大第二代及第三 代移动通信系统的覆盖范围和提高在网络发生故障时系统的鲁棒性， 目前己经建立了A-GSM（Ad Hoc GSM）的试验系统。 Internet工程任务组（IETF，Internet Engineering Task Force）也 成立了一个移动Ad Hoc网络工作组，目标是针对Ad Hoc这种无线多 跳网络开发一种基于IP协议的路由机制，使得IP协议扩展到这种自组 织的、快速移动的无线网络。 IETF也将Ad Hoc网络称为MANET（Mobile Ad Hoc Networks）， 并公布了一系列的有关Ad Hoc路由的草案，因此MANET和Ad Hoc网 络这两个词表达的意思相同。
AD HOC综述
综合评论电ｌ对荸娃簟ｉ｝玲Ａｄｈｏｃ综述张蕾（北京邮电大学信息工程学院，北京１００８７６）摘要：Ａｄｈｏｃ作为一种自创造、自组织和自管理的网络，由于其组网的快速灵活性，节点的分布性等诸多的优点，在战争、救灾等特殊领域有着不可替代的作用。
文中介绍了Ａｄｈｏｃ的概念、特点、发展历史及国内外的研究现状，并指出了其中需要研究的一些关键技术。
关键词：Ａａｄｈｏｃ；无线网络；动态路由算法；自组织中图分类号：ＴＮ９１５文献标识码：Ａ１引言近年来，无线通信网络无论在技术上、还是在商业上都获得了飞速的发展，并且已经在世界范围内被广泛地应用。
无线通信网络由于能快速、灵活、方便地支持用户的移动性而使它成为个人通信和Ｉｎ—ｔｅｒｎｅｔ发展的方向，而且也只有通过无线通信网络才能实现“任何人在任何时间、任何地点与任何人进行任何种类的信息交换”的理想的通信目标。
我们经常提及的无线通信网络一般都是有中心的，要基于预设的基础设施才能运行。
例如，ＧＳＭ（ＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍＭｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）‘１｜、ＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）【２ｊ等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ＡＰ接入点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基础设施，而需要一种能够临时快速自动组网的移动网络。
无线Ａｄｈｏｃ网络可以满足这样的需求。
２Ａｄｈｏｃ网络的概念及特点Ａｄｈｏｃ一词来源于拉丁语，是“特别或专门”的收稿日期：２００５—０３—０３修订日期：２００５—０９—２０意思。
这里提出的“Ａｄｈｏｃ网络”所指的就是一种特定的无线网络结构，强调的是多跳、自组织、无中心的概念，比较正规的表述为：无线Ａｄｈｏｃ网络是指一组无线移动节点组成的多跳的临时性的无基础设施支持的无中心网络旧，４Ｊ。
移动Ad hoc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）。
6)多跳性。
既然每一个节点能为其它节点发送通信量，多跳性是可能的。
精选第7章AdHoc资料
(B-A)
(C-B-A)
B
C
A
D
(F-A) F
G
G发起到A的 路由发现过程
E
(E-C-B-A)
5-Jul-19
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7.3 移动Ad Hoc网络路由
DSR优化：路由缓存（5）
预防RREP风暴 每个节点延时D发送RREP
D=H*（h-1+r） 其中H是每条链路的传播延时 h是自己返回的路径长度，即到目的节点的跳数 r是0或者1
RREP中的路由记录=RREQ中的路由记录+缓存的到目 的节点的路由
(B-C-D)
(A-)
B
C
A (A-B-C-D)
D
F
E
5-Jul-19
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7.3 移动Ad Hoc网络路由
DSR优化：路由缓存（3）
错误路由缓存 网络拓扑的变化使得缓存的路由失效 影响和感染其它节点，使用该路由缓存的路由将不 可用 当节点根据路由缓存回应RREP时，其它监听 到此RREP的节点会更改自己缓存的路由，从而 感染错误路由缓存
5
7.3 移动Ad Hoc网络路由
DSR协议由两部分组成
路由发现Route discovery 由一个想要向一个目的节点D发送数据的信源S激活； 此进程只在S需要发送数据并且不知道到D的路由时才 启动；
路由维护Route maintenance 节点S在给D发送数据时要能检测出由于网络拓扑动态 变化导致源路由中断的情况； 当前的源路由不能用时S切换到另一条已知的路由或者 重新发起route discovery寻找新路由
题(Hidden Terminal Problem)
5-Jul-19
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AD-HOC自组网模式 - 接入互联网
提 示：设置网关地址主要是为了让客户机能共享上网，启 用Windows XP的ICS功能会自动将当前的网卡IP地址设置 为192.168.0.1。
第二步:将访问的网络设置成“仅计算机到计算机(特定)”， 设置方法同在主机中的设置。
小技巧:如果在客户机上没有搜索到可用无线网络(无线网 络连接显示断开)，可调整两台计算机位置，最好在10米以 内。如果还不能搜索到该网络，可在“无线网络连接”属性 窗口中，选择“无线网络配置”选项卡，在“可用网络”区域单 击“刷新”按钮，这样就可以搜索并连接到可用网络(如图4) 。
第三步:在该“无线网络连接属性”窗口，单击左下角“添加” 按钮，接着在“服务设置标识(SSID)”中，输入一个网络名称 ，比如wlan(如图3)，单击“确定”按钮返回。
第四步:同样在“无线网络连接”属性窗口中，选择“常规”选 项卡，将本地连接的IP地址、子网掩码分别设置为： 192.168.0.1、255.255.255.0，单击“确定”按钮即可。
第五步:同样是在“网络连接”窗口中，右键单击已经创建的 ADSL连接，选择“属性”，然后选择“高级”选项卡，在 “Internet连接共享”区域选中“允许其他网络
4）、客户机网络设置 在客户机上(以Windows XP为例)，同样也需要设置IP地址
和无线网络访问方式:
第一步:打开“无线网络连接”属性窗口，选择“常规”选 项卡，将本地连接的IP地址、子网掩码、网关、DNS服务 器分别设置为：192.168.0.2、255.255.255.0、 192.168.0.1、192.168.0.1。
第一步:右键单击“无线网络连接”，选择“属性”打开属性窗 口。选择“无线网络配置”选项卡，选中“用Windows配置我 的无线网络设置”复选框，单击右下角的“高级”按钮。
AD-HOC自组网路由协议
中间节点维护动态路由表项
本地HELLO消息：用于决定本地连接
可以减少路由请求的响应时间 在必要时，可以触发更新
解决信息新鲜度问题 节点顺序号 广播IDAODV（1）
路由条目和序列号绑定
每个节点维护两个计数器
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AODV（3）- 路由请求
当节点N想和节点M通信，但是没有到节点M的路由时，节点N 会发起对M的路由请求 节点N广播一个RREQ(Route Request)的报文给它的邻居 顺序号
LSDB A-B A-C
LSDB A-B
LSDB B-D A-C B-C
LSDB B-D
LSDB A-B A-C B-C C-D
B-C C-D
A
C
D
A
C
D
B
LSDB A-B B-C
B
LSDB
LSA from D
A-B B-C A-C C-D
hello
LSA from C
10
AD-HOC路由 VS. 传统路由
应用场景
军事，比如一个小分队偏远地区/无人区/敌区实施任务 救灾，通信基础设施被破坏，营救团队之间的通信 传感器网络，没有通信基础设施 智慧家庭
BTS Backhau BSC l
Network Core MSC Netwo rk 3
AD-HOC网络简介（2）- 标准化情况
Wifi MESH over 802.11 (802.11s)
OLSR：优化的链路状态路由协议
Performance： AODV vs OLSR
AD-HOC网络简介（1）- 为啥需要AD-HOC
ad hoc无线网络综述
1概述Ad hoc网络定义根据IEEE的定义，Ad hoc网络是一种特殊的自组织、对等式、多跳、无线移动网络，也常被称为移动Ad hoc网络。
它由一组无线移动节点组成，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，所需人工干预最少，是没有任何中心实体、自组织、自愈的网络。
在自组网中，每个用户终端不仅能移动，而且，兼有路由器和主机两种功能。
一方面，作为主机，终端需要运行各种面向用户的应用程序；另一方面，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完成数据的分组转发和路由维护工作。
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。
Ad hoc网络特点Ad hoc网络是一种特殊的无线移动网络。
网络中所有结点的地位平等，无需设置任何的中心控制结点。
网络中的结点不仅具有普通移动终端所需的功能，而且具有报文转发能力。
1.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。
2. 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。
3. 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完成的。
4. 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。
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Ad hoc网络的发展历史
早在1972年，美国DARPA就启动了分组无线网项目 PRNET（Packet Radio NETwork），研究在战场环境下 利用分组无线网进行数据通信。 1983年，启动了高残存性自适应网络项目SURAN（ SURvivable Adaptive Network） 1994年，DARPA又启动了全球移动信息系统GloMo（ Globle Mobile Information Systems）项目，该项目一直 研究至今。 成立于1991年的IEEE 802.11标准委员会采用了“Ad hoc 网络”一词来描叙这种网络， Ad hoc网络就此诞生。
Ad hoc网络的结构-平面与分级
平面结构
–优点
» » » » 多条路由，负荷分担 原则上不存在瓶颈 比较健壮 功率小，相对安全
分级结构
–优点
» 扩充性好 » 簇头负责移动性管理 » 信息局部化
–缺点
» 路由不优化 » 簇头是潜在的瓶颈 » 容易被窃听(多频分级)
–缺点
» 网络规模受限 » 移动性管理复杂
无线个域网络（WPAN）
军事应用
移动Ad hoc网络的初衷是为军事应用服务，Ad hoc网络 今后依然是军事领域最直接的应用对象。 在战场上，由于没有基站等基础设施可用，装备了移动 通信装置的军事人员、 军事车辆以及各种军事设备之间 可以借助移动Ad hoc网络进行信息交换、保持密切联系 ，以协作完成作战任务，装备音频传感器和摄像头的军 事车辆和设备也能够通过移动Ad hoc网络，将在目标区 域收集的重要位置和环境信息传送到处理节点。 需要通信的舰队战斗群之间也可以通过移动Ad hoc网络 建立通信而不必依赖陆地或卫星通信系统。
IEEE 802.11
– a network composed solely of stations within mutual communication range of each other via the wireless media. – an independent basic service set
What is Ad hoc Network(2)?
Mobile Ad hoc NETwork (MANET)
– a group of mobile, wireless nodes which cooperatively and spontaneously form a network independent of any fixed infrastructure or centralized administration – A node communicates
与现有通信系统的结合
Ad hoc网络还可以与蜂窝移动通信系统相结合，利用
移动台的多跳发能力扩大蜂窝移动通信系统的覆盖范 围，均衡相邻小区的业务，提高小区边缘的数据速率 等。
Ad hoc网络如何接入现有的Internet也是近年研究的一
个热点。
Ad hoc网络的结构-平面结构
平面结构
Ad hoc网络的结构-分级结构(1)
Ad hoc网络的特点
网络拓扑结构动态变化 多跳路由 带宽受限 有限的电源 安全性差
Ad hoc网络与常用无线网络比较
最大的区别 在于无基站
结点
无线个域网络（WPAN）
无线个域网络(WPAN) 是由IEEE 802.15提出的。 WPAN是Ad hoc网络技术的一个应用领域，不仅可用于 实现PDA、手机、手提电脑等个人电子通信设备之间 的通信，还可用于个人局域网之间的多跳通信。 蓝牙技术(10M米的个人空间)只能实现室内近距离的通 信，而移动Ad Hoc网络则能够为建立室外更大范围的 WPAN与WPAN 之间的互联提供了技术可能性。
单频分级
– 系统使用一个频率 – 簇头和网关形成虚拟主干 – 簇头的选举和维护较复杂
多频分级
– 每一级使用一个频率
– 高级结点的功率大，带宽较宽
– 簇头要有两套协议栈
Ad hoc网络的结构-分级结构(2)
簇
簇成员 网关
簇头
单频分级
Ad hoc网络的结构-分级结构(3)
多频分级
ห้องสมุดไป่ตู้
簇
簇头 簇成员
Ad hoc网络节点结构
紧急和临时场合
在自然灾害或其它各种原因导致网络基础设施出现故 障或无法使用时，快速地恢复通信是非常重要的。借
助于移动Ad hoc网络技术和协议，可以快速地建立临
时网络，延伸网络基础设施，从而为营救赢得时间， 减少灾难所带来的危害。例如，在因地震而使得基站 、通信干线等基础通信设施无法使用时，可以形成移 动Ad hoc网络来快速地建立联系，以积极组织营救。
Ad hoc网络的研究热点
路由协议
信道接入控制（MAC）协议
服务质量QoS
安全性问题
能耗问题
Ad hoc网络的协议栈
应用服务 应用层 传输层 网络层 链路层 物理层
传输服务 转发和路由
链路层控制 信道接入 无线信道
为什么需要新的路由协议？
MH4 MH3 MH5
MH2 MH6
MH8
MH7 MH1 MH1
Ad hoc网络
Ad hoc网络的基本概念 Ad hoc网络的体系结构 Ad hoc网络的研究重点 Ad hoc网络的协议栈 Ad hoc网络的发展趋势
What is Ad hoc Network?
Ad hoc (from Latin)
– For a specific purpose of occasion – For this case alone
» directly with nodes within wireless range » indirectly with all other destinations using a dynamically-determined multi-hop route though other nodes in the MANET
Ad hoc网络路由技术
移动Ad hoc网络的路由选择与传统网络比较: 传统的解决方案(如在Internet和蜂窝网中的一些方案)都
是假定网络拓扑结构是相对稳定的，移动Ad hoc网络