第6章无线自组织网络
无线自组网络
无线自组网络无线自组织网络由不需要任何基础设施的一组具有动态组网能力的节点组成，这种网络适应了军事和商用中对网络和设备移动性的要求，而引起了人们的关注，并在20世纪90年代以后获得了广泛的研究和发展。
与其他通信网络相比，无线自组织网络具有带宽有限、链路容易改变、节点的移动性以及由此带来的网络拓扑的动态性、物理安全有限、受设备限制等特点。
正是由于这些区别，无线自组织网络协议栈也产生了比传统网络协议栈更高的要求：适应移动分布节点随机收发行为的媒体接入控制(MAC)协议，基于动态拓扑结果的高效、稳健的路由算法，便利的异构网络互联技术，有效的功率控制，合理的跨层信息交互、多层协同设计，可靠的安全机制等等。
1 MAC协议MAC协议是无线自组织网络协议的重要组成部分，是分组在无线信道上发送和接收的主要控制者。
目前，在无线自组织网络中MAC协议面临着隐藏终端、暴露终端，信道分配，单向链路，广播扩散等问题。
1.1 隐藏终端、暴露终端问题如图1所示，节点A、B、C都工作在同一个信道上，当节点A向节点B发送分组时，载波侦听机制无法阻止节点C发送数据，造成信号在节点B处冲突。
节点C是隐藏在节点A的覆盖范围之外的、却又能对节点A的发送形成冲突的节点，这种在发送节点覆盖范围以外的、存在着潜在冲突的节点问题就是信道访问中的隐藏终端问题。
隐藏终端问题会大大降低信道的通信能力。
另外还有一种情况也会降低信道的通信能力，即所谓的暴露终端问题。
如图2所示，当节点B向节点A发送分组时，节点C侦听到节点B在发送分组，所以推迟发送分组。
这种推迟是毫无必要的，因为节点C向节点D发送分组和节点B向节点A发送分组并不冲突，此时节点C是节点B的暴露终端。
这种因发送节点在其覆盖范围内，感知到有其他节点在传输，而进行不必要的发送延迟就是暴露终端问题。
IEEE 802.11中提出的请求发送/准备接受/确认(RTS/CTS/ACK)握手机制，以及目前在很多研究中提出的控制信道-数据信道协作的方式，可以在一定程度上解决隐藏终端问题，但对于暴露终端问题，目前还没有充分有效的解决方式。
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。
无线自组织网络概述
无线自组织网络概述无线自组织网络（Wireless Ad Hoc Network）是指一种无需基础设施的网络通信模式，节点之间通过无线信号直接通信，形成一个分布式的网络系统。
与传统的无线网络不同，无线自组织网络中的节点不依赖于中心节点或者基础设施节点来完成通信，而是通过互相协作的方式建立和维护网络连接。
1.分布式结构：无线自组织网络中的节点分布在空间上不同的地方，相互之间没有固定的物理连接。
每个节点在网络中具有相同的地位，没有中心节点或者主节点。
2.自组织性：无线自组织网络是一种自组织的网络结构，节点可以自主地加入或离开网络。
当新节点加入网络时，它会与周围的节点相互协调，建立连接。
同样地，当一些节点离开网络时，网络中的其他节点会自动调整来保持网络的连通性。
3.自适应性：无线自组织网络可以根据环境变化自动调整网络结构和路由路径。
当网络中有节点故障或者节点出现移动时，其他节点会自动调整自己的路由路径，保证网络的鲁棒性和可用性。
4.低成本：无线自组织网络不需要额外的基础设施节点或者网络设备，节点之间通过无线信号进行通信。
这样可以大大降低网络的成本，并且提高了网络的灵活性和可扩展性。
5.安全性：无线自组织网络通常部署在无信任环境中，因此对网络安全要求较高。
无线自组织网络采用了一些安全机制来保护网络的数据通信，如身份验证、加密和密钥管理等。
在无线自组织网络中，通信主要分为两种方式：单跳通信和多跳通信。
在单跳通信中，两个节点直接通过无线信号进行通信；而在多跳通信中，数据需要通过中间节点进行转发才能到达目的节点。
为了实现无线自组织网络中的数据传输，需要设计有效的路由协议和拓扑控制算法来管理网络连接和路由选择。
目前，最常用的无线自组织网络协议是Ad Hoc On-Demand Distance Vector（AODV）协议和Dynamic Source Routing（DSR）协议。
AODV协议是一种基于距离向量的路由协议，它通过节点之间的路由请求和应答来构建和维护路由路径。
无线自组织网络
074无线自组织（Ad hoc）网络的NS模拟研究首先，让我们了解什么是无限自组织网络。
无线自组织网络即MANET(Mobile Ad Hoc Network)，是一种不同于传统无线通信网络的技术。
传统的无线蜂窝通信网络，需要固定的网络设备如基地站的支持，进行数据的转发和用户服务控制。
而无线自组织网络不需要固定设备支持，各节点即用户终端自行组网，通信时，由其他用户节点进行数据的转发。
这种网络形式突破了传统无线蜂窝网络的地理局限性，能够更加快速、便捷、高效地部署，适合于一些紧急场合的通信需要，如战场的单兵通信系统。
但无线自组织网络也存在网络带宽受限、对实时性业务支持较差、安全性不高的弊端。
无线自组织网络(mobile ad-hoc network)是一个由几十到上百个节点组成的、采用无线通信方式的、动态组网的多跳的移动性对等网络。
其目的是通过动态路由和移动管理技术传输具有服务质量要求的多媒体信息流。
通常节点具有持续的能量供给。
在当今无线网络普及的同时，通信的发展已经不再局限于有线。
无线互联技术是目前及未来网络技术的研发热点，自组织网络处于向4G无线技术进化的中心与其他通信网络相比，无线自组织网络具有带宽有限、链路容易改变、节点的移动性以及由此带来的网络拓扑的动态性、物理安全有限、受设备限制等特点。
正是由于这些区别，无线自组织网络协议栈也产生了比传统网络协议栈更高的要求：适应移动分布节点随机收发行为的媒体接入控制(MAC)协议，基于动态拓扑结果的高效、稳健的路由算法，便利的异构网络互联技术，有效的功率控制，合理的跨层信息交互、多层协同设计，可靠的安全机制等等。
任何事物的产生都有利有弊。
当今的无线技术也不例外。
MAC协议是无线自组织网络协议的重要组成部分，是分组在无线信道上发送和接收的主要控制者。
目前，在无线自组织网络中MAC协议面临着隐藏终端、暴露终端，信道分配，单向链路，广播扩散等问题。
在发送节点覆盖范围以外的、存在着潜在冲突的节点问题就是信道访问中的隐藏终端问题。
无线自组织网络的名词解释
无线自组织网络的名词解释无线自组织网络（Wireless Ad hoc Network）是一种无线通信技术，通过节点之间的自主连接和协作，构建网络拓扑结构，实现无中心化的网络传输。
相比传统的基础设施网络，无线自组织网络更加灵活、可扩展和自适应，适用于各种场景和应用，如灾难救援、军事作战、物联网等。
一、无线自组织网络的基本原理无线自组织网络基于无线通信技术，利用无线信号传输数据。
其核心思想是节点间相互协作，实现彼此之间的数据传输。
在无线自组织网络中，每个节点都是具有通信能力的设备，可以自主地选择与其它节点进行直接通信，也可以通过中间节点进行中继传输。
二、无线自组织网络的特点1. 无需基础设施：无线自组织网络不依赖于固定的基础设施，节点之间通过无线信号建立直接连接，实现网络通信。
2. 自适应性和自组织性：无线自组织网络中的节点具有自主决策和自动配置的能力，能够根据网络拓扑的变化自适应地调整通信方式，实现网络自组织和自恢复。
3. 灵活性和可扩展性：由于无线自组织网络的无中心化特点，节点可以随时加入和离开网络，网络的规模可以根据需求进行动态扩展。
4. 抗干扰和鲁棒性：无线自组织网络中的节点具有多路径传输的能力，当某些节点受到干扰或故障时，网络可以通过其他路径实现数据传输，保持网络的可靠性和稳定性。
三、无线自组织网络的应用领域1. 灾难救援：在灾难发生时，传统的通信设施可能受损或无法使用，无线自组织网络可以迅速建立起临时通信网络，协助救援人员进行沟通和救援工作。
2. 军事作战：无线自组织网络可以在战场环境中快速部署，提供实时的通信和情报传输，为作战指挥和决策提供支持。
3. 物联网：物联网是将各种物体通过互联网连接起来的网络，无线自组织网络可以作为物联网的基础组网技术，实现物体之间的数据传输和智能交互。
四、无线自组织网络的挑战和未来发展无线自组织网络在实际应用中面临一些挑战。
首先，网络拓扑的不稳定性和动态变化给网络的路由和流量控制带来了困难。
无线自组织网络
2.为什么要发展无线自组织网络？
随着我国电信市场竞争的加剧，找准和开拓新的 业务增长点成了电信运营商和设备提供商在市场 中掌握先机的关键。 采用移动Ad Hoc网络技术的MESH无线区域网 等业务被认为是未来的业务热点之一。 甚至有人称：就象IP网络改造传统电信网络一样， 移动Ad Hoc网络技术可能对现有移动通信网络 的结构和运营模式带来划时代的影响。
无线自组织网络即MANET(Mobile Ad Hoc Network)， 是一种不同于传统无线通信网络的技术。 传统的无线蜂窝通信网络，需要固定的网络设备如基地站 的支持，进行数据的转发和用户服务控制。而无线自组织 网络不需要固定设备支持，各节点即用户终端自行组网， 通信时，由其他用户节点进行数据的转发。这种网络形式 突破了传统无线蜂窝网络的地理局限性，能够更加快速、 便捷、高效地部署，适合于一些紧急场合的通信需要，如 战场的单兵通信系统。但无线自组织网络也存在网络带宽 受限、对实时性业务支持较差、安全性不高的弊端。目前， 国内外有大量研究人员进行此项目研究。
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与通常网络相比，无线自组织网络具有以下特点：
1.网络的自组织性：在任何时刻，任何地点不需要硬件基础 网络设施的支持，能快速构建起一个移动通信网络 2.动态的网络拓扑结构 3.多跳的通信路由 4.有限的无线通信宽带 5.有限的主机能源 6.网络的分布式特点 7.生存周期短 8.安全性较差 9.移动节点的局限性
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无线自组织网络
指导老师：蒋阳 讲解人：孟普
课程大纲
无线自组织网络概述
1.无线自组织网络的概念及特点 2.无线自组织网络的发展历程 3无线自组织网络的应用领域
无线自组织网络3篇
无线自组织网络一、无线自组织网络综述无线自组织网络（Wireless Ad hoc Network，简称WANET）是指在没有任何设备已预先部署的情况下，通过不需要任何网络设备（如路由器、交换机）的辅助，以节点之间的自主协调和通信，在物理范围内建立临时网络。
它是一种分布式、去中心化的通信网络，由多个具有连接、路由和数据转发能力的节点组成，可在不可信任的环境下实现有效的通信。
WANET网络的主要特点是节点随时加入、离开，网络拓扑结构动态变化，同时网络中的节点还要完成路由转发等网络协议功能，网络资源有限，且信息传输会受到信道的干扰影响。
WANET应用广泛，比如：灾难野外通信、军事战场通信、车联网、物流配送、智能家居等领域。
因此，以WANET为研究对象，综述WANET的技术特点和研究进展，对于提高WANET应用的数据传输质量、提升网络安全性、优化网络拓扑结构等方面具有很大的意义。
二、WANET技术特点1. 网络自主建立WANET不需要中央控制，节点可以根据需要自主地建立和拆除连接，构建出网络拓扑结构。
它们之间可以通过广播或目标使命令将信息传递给其他节点，从而有效进行自治通信。
2. 网络动态调整WANET的拓扑结构和节点数量在运行过程中会发生变化，一些节点可能会离开网络并重新加入。
此时，整个网络需要进行调整，以适应网络的变化和节点之间实时连通的需求。
3. 路由机制自动选择WANET中，每个节点都有一定的路由功能。
当数据流动时，它们会动态选择路由以完成数据传输。
通过自动选择最短路径的路由，网络的吞吐量和数据传输效率可以得到极大的提升。
4. 资源有限WANET网络中的节点的资源是非常有限的，主要指存储空间、计算资源和电力。
在资源有限的情况下，如何有效利用每个节点的资源以支持可靠的数据传输是WANET设计的主要难点。
5. 通信受到信道质量的影响WANET中的数据传输主要依赖于无线信道，在移动节点速度和位置变化的情况下，通信质量也会随之改变。
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
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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
☆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。
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DSDV路由协议
无线通信中的自组织网络技术
无线通信中的自组织网络技术无线通信自组织网络技术的崛起随着科技的不断进步和无线通信技术的广泛应用，自组织网络技术自然而然地成为无线通信领域的焦点之一。
自组织网络技术是通过节点之间的自主协作和相互通信来构建网络，消除了传统的集中式网络管理架构，有效解决了传统网络的局限性和复杂性。
自组织网络技术具有较强的适应性和灵活性。
传统的无线通信网络通常由网络管理员或提供商配置和管理，而自组织网络技术则不同，它完全依靠节点之间的相互协作来动态地构建和管理通信网络。
这种自适应性使得自组织网络能够应对网络拓扑的变化，例如节点的加入和离开，网络的分割和重组等，实现了更加灵活的网络部署和优化。
自组织网络技术也带来了更高的可靠性和容错性。
传统网络架构中，网络节点的故障或服务中断会导致网络的不稳定和瘫痪。
而在自组织网络中，每个节点都具有相同的功能和能力，节点之间通过相互通信来发现和修复网络中的故障，实现了分布式的网络管理和容错机制。
这种去中心化的特点使得自组织网络能够更好地应对网络中的各种故障和攻击，保证了通信的稳定性和可靠性。
另外，自组织网络技术还具有一些其他的优点。
首先，它可以减少网络部署和维护的成本。
传统网络需要依靠专业人员进行配置和管理，而自组织网络可以自动完成网络拓扑的构建和优化，减少了人力和物力资源的浪费。
其次，自组织网络可以提供更好的网络覆盖和扩展性。
传统网络往往在网络覆盖和容量上存在限制，而自组织网络可以通过节点之间的相互协作扩展网络的范围和容量，提供更好的无线通信服务。
尽管自组织网络技术具有许多优点，但也存在一些挑战和问题需要解决。
首先，自组织网络面临着安全性和隐私保护的挑战。
由于节点之间的相互通信和协作，网络中的信息容易受到未经授权的访问和攻击。
其次，自组织网络需要解决节点之间的合作和竞争问题。
节点之间需要相互合作来构建网络，但同时也存在资源竞争和冲突的情况。
这些问题需要进一步的研究和解决，以确保自组织网络的正常运行和安全性。
无线自组织网 教学大纲
无线自组织网教学大纲无线自组织网教学大纲引言无线自组织网（Wireless Ad hoc Network，简称WANET）是一种无线通信网络，由一组移动设备通过无线链路相互连接而成，无需任何基础设施或中央控制节点。
WANET的特点是具有自组织、自配置和自修复的能力，可以在没有固定网络设备的情况下建立起一个临时的通信网络。
本文将探讨无线自组织网的教学大纲，以帮助学生全面了解和掌握这一领域的知识。
一、无线自组织网的基础知识1. 网络拓扑结构：介绍无线自组织网的网络拓扑结构，包括星型、网状和混合型等不同形式的网络结构。
2. 无线传输技术：讲解无线传输技术，如无线电波传播、调制解调、信道编码等，为后续的无线自组织网技术打下基础。
3. 网络协议：介绍无线自组织网的网络协议，包括网络层协议（如IP协议）、传输层协议（如TCP/UDP协议）和应用层协议（如HTTP协议）等。
二、无线自组织网的路由协议1. 传统路由协议：介绍传统的无线自组织网路由协议，如AODV、DSR和OLSR 等，分析其优缺点和适用场景。
2. 基于优化算法的路由协议：探讨基于优化算法的无线自组织网路由协议，如遗传算法、模拟退火算法和蚁群算法等，分析其在网络中的应用和性能。
3. 路由协议的性能评估：介绍无线自组织网路由协议的性能评估方法，包括网络吞吐量、延迟、能量消耗等指标，以及评估方法和工具。
三、无线自组织网的安全性1. 安全威胁与攻击：分析无线自组织网的安全威胁和攻击类型，包括黑客入侵、数据篡改和拒绝服务攻击等，以及其对网络的影响。
2. 安全机制与协议：介绍无线自组织网的安全机制和协议，如身份认证、数据加密和密钥管理等，以保护网络的安全性。
3. 安全性评估与防御策略：讨论无线自组织网的安全性评估方法和防御策略，如入侵检测系统和防火墙等，以应对不断变化的安全威胁。
四、无线自组织网的应用领域1. 紧急救援与灾害管理：探讨无线自组织网在紧急救援和灾害管理中的应用，如在灾区建立临时通信网络，提供实时的信息传输和协调救援工作。
无线自组织网 教学大纲
无线自组织网教学大纲无线自组织网教学大纲一、引言随着信息技术的快速发展，无线通信技术已经成为现代社会的重要组成部分。
无线自组织网作为一种新兴的无线通信网络形式，具有自动组网、灵活性强、适应性好等特点，正在逐渐引起人们的关注和重视。
本教学大纲旨在介绍无线自组织网的基本概念、原理和应用，培养学生对无线自组织网的理解和应用能力。
二、基本概念1. 无线自组织网的定义和特点无线自组织网是一种由无线节点自主组织和管理的网络，其节点之间通过无线链路进行通信。
它具有自动组网、自我配置、自我修复、自我优化等特点，能够在无线环境中实现高效的通信和资源共享。
2. 无线自组织网的组成和结构无线自组织网由多个无线节点组成，这些节点可以是移动设备、传感器、车辆等。
节点之间通过无线链路进行通信，形成一个自组织的网络结构。
节点之间可以根据需要建立临时的连接，实现信息的传输和共享。
三、原理和技术1. 自组织网络的建立和维护无线自组织网的建立和维护是实现其自组织能力的关键。
通过节点之间的自动发现、邻居关系的建立和维护，可以实现网络的自组织和自适应。
2. 路由和转发技术在无线自组织网中，节点之间的通信需要通过路由和转发来实现。
常用的路由和转发技术包括跳数最小路径算法、基于位置的路由算法等，这些技术可以提高网络的传输效率和可靠性。
3. 资源管理和优化无线自组织网中的资源包括带宽、能量等，如何合理地管理和优化这些资源是提高网络性能的关键。
通过动态资源分配、功率控制等技术，可以实现资源的有效利用和网络性能的优化。
四、应用领域1. 物联网无线自组织网在物联网中有着广泛的应用。
通过无线节点的自组织和自适应能力，可以实现物联网中大规模设备的连接和数据的传输，为物联网的发展提供了技术支持。
2. 紧急救援无线自组织网在紧急救援中也有着重要的应用。
通过无线节点的自动组网和自我修复能力，可以在灾难区域快速建立通信网络，提供紧急救援的支持。
3. 军事通信无线自组织网在军事通信中具有重要意义。
无线自组织网络
无线自组织网络无线自组织网络（MANET）是指一类不需任何预先部署的基础设施支持，由移动设备通过无线链路自主组织而成的一个临时性网络。
在MANET中，参与网络的设备不受地理位置和网络服务商的限制，可以灵活地进行自主连接与拆除，形成任意拓扑结构。
这种无线网络可适用于军事作战、应急救援、智慧城市等应用场景。
传统的有线网络需要许多设备、电缆等基础设施，而且要先设计好网络的拓扑结构，才能正常工作。
这种网络的组建需要初始构建成本较高。
而随着无线网络技术的不断发展，人们通过技术手段实现基于无线电波的通信，不用电缆即可完成网络拓扑的形成，从而形成了无线自组织网络。
在MANET技术中，节点的移动性是一大难题。
因为节点可能随时在网络中移动位置或者离开网络，这就导致网络的拓扑结构随之变化但却不得不保持信息传输的稳定性和准确性。
此外，由于MANET是一类自组织的网络，它的节点可能会随时进入或退出网络，而这些节点的进退又往往会引发拓扑结构的变化，为数据传输带来不小的挑战。
为了应对这些问题，MANET在基于节点距离的路由协议、建立抗干扰稳定性多径编码方案和多目标优化信道分配方案上进行了不断的研究和优化。
同时，节点的位置信息和拓扑信息的维护和管理也成了MANET研究的热点。
在节点移动性大的情况下，MANET需要使用一些特殊的路由协议来解决节点接入、移动、离开等问题。
目前针对MANET的路由协议有很多种，其中比较常见的有 AODV、DSDV、OLSR、DSR 等协议。
由于MANET中节点数量较大，而且不同节点之间的距离关系动态变化，所以其网络质量必然大大低于传统有线网络。
在MANET中，无线网络带宽及调制方式的限制带来了大量的干扰和噪声，而且通信距离也受到限制，这些都是导致网络性能低下的主要原因。
为此，可以通过多径通信技术、组网技术和多目标优化信道分配方案等技术手段解决这些问题。
在维护节点位置信息和拓扑信息的过程中，MANET也需要用到一些特殊技术。
无线自组织网络概述
表驱动路由协议——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，能消除路 由环路，提高了算法效率；
☆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；
●缺点：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；目标之 间只提供一条不支持单向连接的路由；
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
(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
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
协议原理：当某一移动节点要发送分组时，先查询本地高 速路由缓冲区，如存在路由，直接发送数据，否则发送一 个含源、目标地址的路由请求分组，启动路由发现过程。
中间节点收到该请求后，也查询本地缓冲区，如无到达目 标地址的路径，则将本节点地址加入请求分组后转发，直 至目标节点或有到达目标节点路由的中间节点。该节点返 回一个路由应答分组，包含了从源到目标路径上所有节点 的序列。每个发送的数据分组都将包含发回的路径序列， 于是中间节点不再需要保存路由信息，也不需要周期性路 由广播和邻居发现。
☆资源有限
一方面是节点的能量有限，而移动会消耗更多能 量，降低网络性能；另一方面，网络带宽相对有 限，信号间的冲突和干扰使得带宽远低于理论值。
MANET的特点
☆多跳通信 实现不同覆盖网络间的源与目标主机间的通信。 两个节点的通信可以是点对点的方式；如果二者 距离超出无线信号覆盖范围，则需中间节点进行 分组的转发，称之为多跳路由。 ☆安全性较低 无线信道易受窃听、篡改、伪造等攻击的威胁， 如果路由协议或无线信道遭受恶意攻击或干扰， 整个网络可能中断正常工作。
无线自组织网络综述
无线自组织网络综述余梓奇11(中国科学技术大学计算机科学与技术系,合肥230000)摘要: 无线自组织网络是一种随着无线通信技术的发展出现的新型网络，作为一种新型的无线、多跳、无中心分布式控制网络，它无需网络基础设施，具有很强的自组织性、鲁棒性、抗毁性和容易构建的特点，具有重要的军事价值和广阔的商业应用背景。
论文详细介绍了无线自组织网络的路由协议、服务质量、功率控制、安全问题和互联问题进行分析和探讨，并对无线自组织网络的发展前景作了展望。
关键词: 无线自组织网络;路由协议;综述;1 引言无线通信技术的迅速发展，使得人们对移动通信的需求越来越强烈，人们通过配有无线接口的便携式计算机或个人数字助理(PDA)来实现移动中的通信，目前的移动通信往往需要有固定基础设施的支持才能实现，例如全球通信系统(GSM)。
但是当遇到医疗抢险、抗洪救灾以及军事战场等特殊紧急环境的时候，传统的无线网络就不可用了[1]。
为了能够在没有固定基础设施的地方进行通信，一种被称作无线自组织网络（Ad hoc 网络）的技术应运而生。
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，Ad Hoc网络的出现推进了人们实现在任意环境下的自由通信的进程。
Ad hoc网络组网灵活、快速，使用非常方便，但必须为其设计专门的协议和技术，因为传统固定网络和移动蜂窝网络中的技术和协议无法直接复制到Ad hoc网络，这是由Ad hoc网络自身特性决定的。
自组织网络已被认为是未来移动通信技术的核心组成部分之一。
2 无线自组织网络特点Ad hoc即自组网络，它是仅靠移动站自身而不需要固定基站就能组成网络。
这种自组网络没有基木服务集中的接人点而是一些处于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络(图1)。
图1中显当移动站A和E 通信时，是经过A→B,B→C,C→D和最后D→E这样一连串的存储转发过程[2]。
在从源结点A到目的结点E 的路径中的移动站B,C和D都是转发结点，这些结点具有路由器的功能。
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
无线网络中的自组织网络技术研究
无线网络中的自组织网络技术研究一、引言随着科技的不断进步，无线网络已经成为人们生活中不可或缺的一部分，也成为了工业、交通、医疗等各个领域中最为重要的基础设施之一。
而在无线网络技术中，自组织网络技术已经逐渐成为了一个热门的研究领域。
本文将针对无线网络中的自组织网络技术进行深入研究，并分析该技术的应用前景。
二、自组织网络技术的概念和特征自组织网络技术是指利用网络中节点本身的功能和智能来完成网络的组织、管理、控制和维护的一种无线网络技术。
自组织网络技术相较于其他网络技术的最大特征在于其不需要中心节点的存在，而是利用网络中节点之间的对等关系，自动形成网络拓扑结构。
三、自组织网络技术的优势1. 网络拓扑结构灵活性强：自组织网络技术可以自动形成网络拓扑结构，可以根据网络节点的数量、网络拓扑结构的动态变化等因素来自适应地调整网络结构，从而有效提高网络的可靠性和稳定性。
2. 抗干扰能力强：自组织网络技术利用节点之间的对等关系进行信息交换和传输，可以避免单一节点的故障造成的全网故障，提高了整个网络的抗干扰能力。
3. 节省成本：自组织网络技术不需要中心节点进行管理和控制，可以节省网络架设和维护的成本。
4. 高度可扩展：自组织网络技术利用节点自身的智能进行网络管理和控制，可以有效地提高网络的可扩展性。
四、自组织网络技术的应用领域1. 物联网：随着物联网技术的快速发展，自组织网络技术可以为物联网设备之间的通信提供良好的底层支撑。
利用自组织网络技术可以有效地解决物联网中设备之间互联的问题，提供更为稳定、可靠的通信环境。
2. 航空、航天领域：在航空、航天领域中，如何建立稳定、可靠的通信网络一直是一个重要的问题。
利用自组织网络技术可以实现智能化、自适应的网络拓扑结构，提高通信网络的可靠性和稳定性。
3. 战场通信：在战争中，战场通信的稳定和可靠性关系到军事行动的成功与否。
自组织网络技术不依赖于中心节点，可以解决战场通信中单一节点故障造成的整个网络瘫痪的问题，提高通信的可靠性和稳定性。
无线自组织网络综述
无线自组织网络综述余梓奇11（中国科学技术大学计算机科学与技术系,合肥２30０00)摘要: 无线自组织网络是一种随着无线通信技术的发展出现的新型网络，作为一种新型的无线、多跳、无中心分布式控制网络,它无需网络基础设施，具有很强的自组织性、鲁棒性、抗毁性和容易构建的特点,具有重要的军事价值和广阔的商业应用背景。
论文详细介绍了无线自组织网络的路由协议、服务质量、功率控制、安全问题和互联问题进行分析和探讨,并对无线自组织网络的发展前景作了展望。
关键词:ﻩ无线自组织网络;路由协议;综述;1 引言无线通信技术的迅速发展,使得人们对移动通信的需求越来越强烈,人们通过配有无线接口的便携式计算机或个人数字助理(PDＡ)来实现移动中的通信,目前的移动通信往往需要有固定基础设施的支持才能实现，例如全球通信系统(ＧSM)。
但是当遇到医疗抢险、抗洪救灾以及军事战场等特殊紧急环境的时候，传统的无线网络就不可用了[1]。
为了能够在没有固定基础设施的地方进行通信，一种被称作无线自组织网络（Ad ｈoc网络)的技术应运而生。
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，Aｄ Hoc网络的出现推进了人们实现在任意环境下的自由通信的进程。
Ad hoc网络组网灵活、快速，使用非常方便,但必须为其设计专门的协议和技术,因为传统固定网络和移动蜂窝网络中的技术和协议无法直接复制到Ad hoｃ网络，这是由Aｄhoc网络自身特性决定的。
自组织网络已被认为是未来移动通信技术的核心组成部分之一。
2 无线自组织网络特点ﻩAｄhoc即自组网络,它是仅靠移动站自身而不需要固定基站就能组成网络。
这种自组网络没有基木服务集中的接人点而是一些处于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络（图１)。
图1中显当移动站A和E 通信时,是经过Ａ→Ｂ,B→Ｃ，C→Ｄ和最后Ｄ→E这样一连串的存储转发过程[２］。
在从源结点Ａ到目的结点E 的路径中的移动站B，C和D都是转发结点,这些结点具有路由器的功能。
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l 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。 低级网络的通信范围一般低于高级节点。
•MANET的单频分级结构
•簇
•内部节点 •簇头 •网关节点
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第6章无线自组织网络
•15
l 分级网络结构的优势与缺点
☆安全性较低
无线信道易受窃听、篡改、伪造等攻击的威胁， 如果路由协议或无线信道遭受恶意攻击或干扰， 整个网络可能中断正常工作。
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第6章无线自组织网络
•11
MANET体系结构和协议原理
l 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。
●传输层，为应用层提供可靠的端到端服务， 隔离上层与通信子网，并根据网络层特性来高 效利用网络资源，包括寻址、复用、流控、按 序交付、重传控制、拥塞控制等。
●上层引用协议，提供面向用户的各种应用服 务，包括有严格时延和丢包率要求的实时应用 （紧急控制信息）、基于RTP/RTCP（实时传输 协议/实时传输控制协议）的音视频应用、无任 何服务质量保障的数据包业务等。
•19
MANET各协议层次具体功能
●网络层，主要进行邻居发现、分组路由、拥 塞控制、网络互联等。 一个好的网络层路由协议应该满足以下要求： 分布式运行方式；提供无环回路由；按需进行 协议操作；可靠的安全性；提供休眠操作和单 向链路的支持。
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第6章无线自组织网络
MANET各协议层次具体功能
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第6章无线自组织网络
•21
l 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：无线路由协议WRP、目标序列距离向量协 议DSDV、鱼眼域状态路由协议FSR、优化链路 状态路由协议OLSR等
样就可成功发送。
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第6章无线自组织网络
l 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。
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。
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第6章无线自组织网络
l MANET中，每个节点既可作为主机，也可作为 中间路由设备。
☆节点作为主机，可运行相关应用程序，以获取
☆适合大规模MANET，可扩展性较好 ☆簇头节点的稳定性、可靠性对全网性能线自组织网络
l 按需路由协议——AODV路由协议
☆AODV是应用最广泛的按需路由协议之一，它 是DSDV算法的改进，但中间节点不需维护路由。 AODV采用逐跳路由转发分组，同时加入了组播 路由协议扩展，从路由查找回复RREP. 整个通信过程是对称的，路由可逆，所以AODV 不支持单向路由。
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第6章无线自组织网络
l MANET的路由协议
☆按需路由协议也称反应式，需发送数据时才查 找路由。节点平时不维护路由信息，只有需向目 标发送报文时，源节点才会在网络中发起路由查 找，找到相应路由。
常用的按需路由协议有：自组织按需距离向量协 议AODV、时间序列路由协议TORA、动态源路 由协议DSRP、信号稳定路由协议SSR等
标。
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第6章无线自组织网络
包含序号的路由更新，解决环回现象
目标节点 D
•(a)中节点A初始路由表
下一跳
跳计数
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
序列号
D
1
1000
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第6章无线自组织网络
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 序列号
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第6章无线自组织网络
l CGSR（分簇网关交换路由协议）
☆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，一个节点发送分组时， 首先到达发送节点的簇头，然后簇头节点将该分组 通过网关节点转发给另一个簇头节点。不断重复直 至分组到达目标。
分级结构中，簇成员的功能较简单，有效减少了 路由控制信息的数量，使资源开销相对较小，从 而获得了较好的扩充性。
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。
第6章无线自组织网络
图(a)中节点A和节点B起始路由表
•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
跳计数
D
D
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
●缺点：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；目标之 间只提供一条不支持单向连接的路由；
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第6章无线自组织网络
●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)；
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第6章无线自组织网络
l 典型按需路由协议实例
●DSDV路由选择的依据为序列号或度量值。节 点对比更新信息和节点的路由表，选择序列号值 大的路由信息进行更新；序列号相同时，选择度 量值最佳（如最小跳数）的；
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第6章无线自组织网络
l 典型表驱动路由协议实例
•C
•C
•D
•A
•A
•B
•D
•(a)
•B •(b)
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•DSDV路由协议示例
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 发给自身的分组根据其目标地址予以转发。
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第6章无线自组织网络
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•一个简单的MANET网络
第6章无线自组织网络
l MANET的特点
☆拓扑结构动态变化
无固定通信设施和中央管理设备，网络节点随机 移动，拓扑中的各节点位置时时变化；无线发射 装置发送功率的变化、环境影响、信号间的互相 干扰等，都会造成网络拓扑结构的动态变化。
l 分级结构网络
☆分级结构中，网络通常会被分为多个簇。每个 簇由一个簇头和多个簇成员组成。各个簇的簇头 形成高一级的网络，高一级网络可以再分簇，以 形成更高一级的网络，直至最高级。
☆簇头节点负责簇内节点间数据的转发，簇头可 由算法自动生成，也可以预先指定。
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第6章无线自组织网络
•14
通常MANET的拓扑结构可分两种：对等式结 构和分级结构
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第6章无线自组织网络
l 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。
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•MANET的对等式结构
第6章无线自组织网络
按需路由较表驱动路由的开销小，但传输延迟大
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第6章无线自组织网络
•23
l 表驱动路由协议——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，能消除路 由环路，提高了算法效率；
☆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；
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。应用蓝牙技术可组成微
微网（Piconet），再通过桥（Bridge）节点互联，即可形 成多跳Ad Hoc网络，可称为蓝牙散射网（Scatternet）。
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第6章无线自组织网络
•6
l 移动Ad Hoc网络的定义
☆移动Ad Hoc网络(MANET)(又称移动多跳网或移
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第6章无线自组织网络
l Ad Hoc网络的研究成果包含以下几个方面：
☆新的路由协议。主要以广播或组播方式建立网络路由，
基本原则是尽量避免广播风暴。例如自组织按需距离向量 协议AODV、目标序列距离向量协议DSDV、区域路由协 议ZRP等路由协议。
☆介质访问控制(MAC)协议，主要解决隐藏和暴露节点
D
∞
1001
•(b)中节点B路由表更新 目标节点 下一跳 跳计数 序列号
D
∞
1001
•(b)中节点C路由表更新 目标节点 下一跳 跳计数 序列号
D
D
1
1001
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第6章无线自组织网络
l 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