adhoc网络PPT课件
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《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。
《Adhoc网络概述》课件
总结
Adhoc网络概述回顾
总结Adhoc网络的定义、特点和分类。
Adhoc网络未来展望
展望Adhoc网络的未来发展方向和应用领域。
节点可以随时加入和离 开网络，具备高度灵活 性。
无需购买和维护昂贵的 中央设备，降低了成本。
Adhoc网络的缺点
1 覆盖范围有限
由于节点之间直接通信，覆盖范围相对较小。
2 速率相对较慢
与传统基础设施网络相比，Adhoc网络的速率较慢。
3 安全性难以保Adhoc网络概述》PPT 课件
探索Adhoc网络的全貌，了解其定义、特点、分类以及应用领域。了解其优点 与缺点，并探讨Adhoc网络的技术和未来发展方向。
什么是Adhoc网络
Adhoc网络是一种无需中央基础设施的网络，节点之间直接通信。它具有自组 织、灵活性和低成本等特点。
Adhoc网络的分类
控制节点之间的数据访问和 共享。
TCP/IP协议栈
定义Adhoc网络中的数据传输 和通信规则。
Adhoc网络未来发展方向
1 高速传输
研究提高Adhoc网络的传输速率，以满足更高的需求。
2 大规模应用
推动Adhoc网络的大规模应用，拓展其覆盖范围和适用场景。
3 安全性提升
加强Adhoc网络的安全保障措施，以提高数据的保密性和完整性。
Adhoc网络的应用
军事应用
在军事作战中，Adhoc网络 可以提供即时可靠的通信。
消防抢险
在灾难抢救中，Adhoc网络 可以提供紧急通信和协作。
通讯备份
作为传统通信网络的备份， Adhoc网络可以提供容错性 和可靠性。
Adhoc网络技术
路由技术
选择合适的路径以在Adhoc网 络中传输数据。
《无线网络技术》PPT课件 (2)
《无线网络技术》PPT课件 (2)
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第10章 无线Ad hoc网络、无线 传感器网络与无线网格网
2
网络技术发展的主线
3
无线网络技术的研究与发展
4
无线Ad hoc的 基本概念
5
Ad hoc术语的来源
• Ad hoc来源于拉丁语—本意是“向这个” • 英文名称：Ad hoc network
Self-organizing network Infrastructureless network Multi-hop network • Ad hoc在英语中的含义是： “for the specific purpose only” —“为某个特定目的、临时的、事先未准备的” • 1991年5月：IEEE正式采用“Ad hoc网络” 移—动一网种络特殊的自组织、对等式、多跳、无线
12
无线Ad hoc研究 的基本内容
13
Ad hoc网络层次结构模型
14
Ad hoc技术研究 的主要内容
15Βιβλιοθήκη 信道接入技术的研究• “一跳共享”与“多跳共享”的概念
16
“隐终端”与“暴露终端”的概念
• 隐终端：C结点
• 暴露终端：C、D结点
17
Ad hoc网络信道接入协议的研究
18
Ad hoc网络路由协议的研究
43
无线传感器网络在各层次可能受到攻击的类型
44
WMN关键技术 的研究
45
WMN与WLAN、WBAN的关系
46
无线网格网WMN的定义
• 在Ad hoc技术基础上发展起来，并承袭了部分 WLAN特征，是一种基于多跳路由、对等结构、 高容量的新型网络结构。它本身可以动态扩展， 具有自组网、自配置、自修复的特征。
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第10章 无线Ad hoc网络、无线 传感器网络与无线网格网
2
网络技术发展的主线
3
无线网络技术的研究与发展
4
无线Ad hoc的 基本概念
5
Ad hoc术语的来源
• Ad hoc来源于拉丁语—本意是“向这个” • 英文名称：Ad hoc network
Self-organizing network Infrastructureless network Multi-hop network • Ad hoc在英语中的含义是： “for the specific purpose only” —“为某个特定目的、临时的、事先未准备的” • 1991年5月：IEEE正式采用“Ad hoc网络” 移—动一网种络特殊的自组织、对等式、多跳、无线
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无线Ad hoc研究 的基本内容
13
Ad hoc网络层次结构模型
14
Ad hoc技术研究 的主要内容
15Βιβλιοθήκη 信道接入技术的研究• “一跳共享”与“多跳共享”的概念
16
“隐终端”与“暴露终端”的概念
• 隐终端：C结点
• 暴露终端：C、D结点
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Ad hoc网络信道接入协议的研究
18
Ad hoc网络路由协议的研究
43
无线传感器网络在各层次可能受到攻击的类型
44
WMN关键技术 的研究
45
WMN与WLAN、WBAN的关系
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无线网格网WMN的定义
• 在Ad hoc技术基础上发展起来，并承袭了部分 WLAN特征，是一种基于多跳路由、对等结构、 高容量的新型网络结构。它本身可以动态扩展， 具有自组网、自配置、自修复的特征。
Ad_Hoc无线网络
主机部分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。 路由器部分主要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。
22
Ad Hoc 网络的节点与网络结构
从物理结构上分，节点可以分为以下几类：
单主机单电台：手持机 单主机多电台：需要在两个或多个网络间互通的 中继节点 多主机单电台：复杂的车载台，一个节点可能包 括通信车内的多个主机，以实现 多个主机共享一个电台 多主机多电台：复杂的车载台，一个节点可能包 括通信车内的多个主机，以实现 多个主机共享多个电台
Ad Hoc 网络技术
第一讲 体系结构
• Ad Hoc 网络概述
介绍Ad Hoc网络的发展历程、基本特点、应用场合
• Ad Hoc 网络的节点与网络结构 • Ad Hoc 网络的协议栈
1
Ad Hoc 网络概述
近年来，移动通信技术得到了飞速发展和普及， 新技术不断涌现，如蜂窝移动通信系统的发展历程。 常见的移动网络常以蜂窝网络或无线局域网等形式 出现。 在蜂窝网络中，移动终端之间的通信必须借助于基 站和移动交换机的转接完成； 在无线局域网中，移动终端通过无线接入点连接到 现有的固定网络。即工作在有接入点和有线骨干网 的模式下。 移动网络和无线通信技术是对固定有线网络的 补充和发展，它们需要固定基础设施的支持，并且 一般采用集中式的控制方式。
簇头和网关节点形成高一级的网络，称为虚拟骨干网 络。
29
Ad Hoc 网络的节点与网络结构
多频分级结构 不同级采用不同的通信频率
高 级
低 级
高级的节点同时处于 多个级中，使用多个 频率，用不同的频率 实现不同级的通信。
在硬件的支持下，分 级网络中的每个节点 都可以成为簇头。 簇头选举算法能根据 网络拓扑的变化重新 分簇，废除并选举簇 头。
第7章移动Adhoc网络(new)PPT课件
❖ ADAPT协议解决隐含节点干扰问题的方法是，将基于 载波侦听多址访问协议CSMA以及使用碰撞回避握手 的竞争协议综合到时分多址访问协议TDMA分配协议 中。
❖ 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
❖ 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。
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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
.
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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。
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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
研究生信息通信：AdHoc网络概述与MAC协议PPT
03
在智能家居、智能交通等领域，Adhoc网络能够实现设备间的
通信和控制。
02
Adhoc网络技术基础
无线通信基础
无线电波传播
无线电波在空间中传播时会受到多种因素的影响，如障碍物、距 离、环境等，导致信号衰减和失真。
无线信道特性
无线信道具有时变、衰减、多径传播等特点，这些特性对无线通信 系统的性能产生重要影响。
THANKS
感谢观看
现有MAC协议的优缺点分析
ALOHA协议
优点是简单易实现，缺点是信道利用率低，存在大量 冲突。
CSMA协议
优点是避免了冲突，提高了信道利用率，缺点是节点 需要监听信道状态，增加了开销。
CSMA/CA协议
结合了CSMA和冲突避免机制，提高了信道利用率和 稳定性，但实现复杂度较高。
MAC协议的实现细节与流程
05
Adhoc网络的性能评估
性能评估指标
覆盖率
衡量网络覆盖范围和 节点分布的指标，表 示网络覆盖的全面性 和广泛性。
连通性
评估网络中任意两个 节点之间通信能力的 指标，反映网络的通 信质量和可靠性。
传输成功率
衡量网络数据传输成 功率的指标，反映网 络的稳定性和可靠性。
传输时延
评估网络数据传输延 迟的指标，反映网络 的实时性和响应速度。
能耗
衡量网络节点能耗水 平的指标，反映网络 的节能和环保性能。
仿真实验与分析
建立仿真模型
根据实际网络环境和需求，建立相应的仿真模型， 模拟网络运行状态和行为。
仿真实验执行
运行仿真实验，模拟网络在不同场景下的性能表 现，收集相关数据。
ABCD
设定仿真参数
根据实际需求和网络特性，设定合理的仿真参数， 包括节点数量、分布密度、通信半径等。
新版第六讲AdHoc网络课件.ppt
有节点的地位平等，即是一个对等式网络。节点可 以随时加入和离开网络，任何节点的故障不会影响 整个网络的运行，具有很强的抗毁性。
精选
4
Ad Hoc网络的概念和特征
(2)自组织。Ad hoc网络相对常规通信网络而言， 最大的区别就是可以在任何时刻、任何地点不需要 现有信息基础网络设施(包括有线和无线网络)的支 持，快速构建起一个移动通信网络，这也是个人通 信的一种体现形式。
1、Ad Hoc MAC协议面临的问题
传统的蜂窝网络中存在中心控制的基站，由基站保 持全网同步，调度节点接入信道。而Ad Hoc网络 是一种多跳移动网络，很难保持全网同步，这与单 跳的蜂窝网络有着本质的不同。因此，传统的基于 同步的、单跳的、静态的MAC协议(协议数据包组 成)并不能直接搬到Ad Hoc网络中来，这些都使得 Ad Hoc网络中MAC协议的设计面临新的问题和挑 战。
精选
13
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。
在分级结构中，簇头结点负责簇间数据的转发，簇 头可以预先指定，也可以由结点使用算法选举产生， 分级结构的网络又可以被分为单频分级和多频分级 两种，单频率分级网络(图b)中，所有结点使用同 一个频率通信，为了实现簇头之间的通信，要有网 关结点(同时属于两个簇的结点)的支持。
精选
17
移动Ad Hoc网络MAC协议
(1)移动多跳特性
由于节点的移动性和多跳性，在设计MAC协议时必 须考虑隐终端和暴露终端的问题。隐终端是指在发 送者的通信范围之外，而在接收者通信范围之内的 节点。暴露终端是指在发送者通信范围之内，而在 接收者通信范围之外的节点。一般地，隐终端的存 在可能造成数据的冲突，而暴露终端的出现使得网
精选
4
Ad Hoc网络的概念和特征
(2)自组织。Ad hoc网络相对常规通信网络而言， 最大的区别就是可以在任何时刻、任何地点不需要 现有信息基础网络设施(包括有线和无线网络)的支 持，快速构建起一个移动通信网络，这也是个人通 信的一种体现形式。
1、Ad Hoc MAC协议面临的问题
传统的蜂窝网络中存在中心控制的基站，由基站保 持全网同步，调度节点接入信道。而Ad Hoc网络 是一种多跳移动网络，很难保持全网同步，这与单 跳的蜂窝网络有着本质的不同。因此，传统的基于 同步的、单跳的、静态的MAC协议(协议数据包组 成)并不能直接搬到Ad Hoc网络中来，这些都使得 Ad Hoc网络中MAC协议的设计面临新的问题和挑 战。
精选
13
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。
在分级结构中，簇头结点负责簇间数据的转发，簇 头可以预先指定，也可以由结点使用算法选举产生， 分级结构的网络又可以被分为单频分级和多频分级 两种，单频率分级网络(图b)中，所有结点使用同 一个频率通信，为了实现簇头之间的通信，要有网 关结点(同时属于两个簇的结点)的支持。
精选
17
移动Ad Hoc网络MAC协议
(1)移动多跳特性
由于节点的移动性和多跳性，在设计MAC协议时必 须考虑隐终端和暴露终端的问题。隐终端是指在发 送者的通信范围之外，而在接收者通信范围之内的 节点。暴露终端是指在发送者通信范围之内，而在 接收者通信范围之外的节点。一般地，隐终端的存 在可能造成数据的冲突，而暴露终端的出现使得网
第四章__Ad_Hoc网络的路由技术PPT课件
»源路由（报文头携带完整的路由信息） »逐跳路由（类似现有的Internet路由）
•洪泛技术（Flooding）在自组网路由中具有广泛应用
工作原理： （1）源节点向所有的邻居节点广播分组。 （2）中间节点判断自己是否是目的节点，如果不是，而且
是第一次收到该分组，则继续广播；否则，直接丢弃 （3）目的节点接收分组，不广播。
C
Next C B B
Metric 0 2 5
DV算法无穷计算问题
DV算法无穷计算问题（续）
DV算法不能直接用于Ad Hoc网络
计数到无穷问题
无法发现路由循环
部分解决方法
– 选择一个相对较少的数作为无穷大
限制了网络的可扩展性
– 水平分割 (split horizon)：当一个节点把路由 更新发送给相邻节点时，它并不把从各个相 邻节点处学到的路由再回送给该节点
12 Hops <D,0,D-102>
D
11 Hops
3. A收到来自Q的路由更新消 息<D, 13, D-102>
更新路由表中到D的表项 立即进行路由公告
<D,0,D-102>
由于D或者任何一个节点的路由更新消息到 达节点A时存在着时间差,就会导致不必要的
路由公告路由表波动
DSDV协议操作：减缓路由波 动
路由信息不完整
– 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
路由信息可能过期
– 不可能连续地或者立即交换信息 – 节点随时移动 – 无线传播变化很大
常规路由协议是否可用？
常规路由协议不是为高移动性和低带宽网络设计 的
DV算法存在“无穷计算”问题和慢收敛 采用洪泛技术的（链路状态）协议造成额外的通
•洪泛技术（Flooding）在自组网路由中具有广泛应用
工作原理： （1）源节点向所有的邻居节点广播分组。 （2）中间节点判断自己是否是目的节点，如果不是，而且
是第一次收到该分组，则继续广播；否则，直接丢弃 （3）目的节点接收分组，不广播。
C
Next C B B
Metric 0 2 5
DV算法无穷计算问题
DV算法无穷计算问题（续）
DV算法不能直接用于Ad Hoc网络
计数到无穷问题
无法发现路由循环
部分解决方法
– 选择一个相对较少的数作为无穷大
限制了网络的可扩展性
– 水平分割 (split horizon)：当一个节点把路由 更新发送给相邻节点时，它并不把从各个相 邻节点处学到的路由再回送给该节点
12 Hops <D,0,D-102>
D
11 Hops
3. A收到来自Q的路由更新消 息<D, 13, D-102>
更新路由表中到D的表项 立即进行路由公告
<D,0,D-102>
由于D或者任何一个节点的路由更新消息到 达节点A时存在着时间差,就会导致不必要的
路由公告路由表波动
DSDV协议操作：减缓路由波 动
路由信息不完整
– 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
路由信息可能过期
– 不可能连续地或者立即交换信息 – 节点随时移动 – 无线传播变化很大
常规路由协议是否可用？
常规路由协议不是为高移动性和低带宽网络设计 的
DV算法存在“无穷计算”问题和慢收敛 采用洪泛技术的（链路状态）协议造成额外的通
adhoc 网络
网络平安——Adhoc网络技术1.Adhoc网络概述AdHoC源于拉丁语，意思是“forihis”，即“专用的、特定的“。
AdHoC网络是由一姐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.每个移动终端兼备路Ill ffi和主机两种功能：作为主机•终端须要运行面对用户的应用程序：作为路由器,终端须要运行相应的路由协议，依兆路由策略和路由表参加分组转发和路由维护工作。
在AdHOC网络中，节点间的路由通常由多个网段（跳）组成，由于终端的无线传输范困有限，两个无法干脆通信的终Jffi节点往往要通过多个中间节点的转发来实现通信.所以又称为多跳无线网、自组织网络、无固定谀施的网络或对等网络.图I所示为AdHoc网络的一种典里结构.图1AdHOC网络的一种典型结构AdHocN络目前有着广泛应用前景.主要有：I）军事应用：军事应用地AdHOC网络技术的主要应用域域.因其特。
的无需架设网络设施、可快速锭开、抗毁性强等特点，成为战场通信的首选技术。
2）探测网络：探测网络是AdHuC网络技术的另一人应用领域。
对于许多应用场合来说探测网络只能运用无线通信技术。
田于探测网络往往Ill各种各样的传感器构成,而考虑到体枳和节能等因素,传感器的放射功率不行使很大，运用AdHoc网络实现多跳通信是特别好用的解决方法。
分散在各处的传憎器组成AdHoc网络,可以实现传感器之间和与限制中心之间的通信。
3）紧急和临时场合：在发生了地震、水灾、强热带风猱或遭遇其他灾难打击后，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）可能被全部擢毁或无法正常工作，这时就须要AdHUc网络这种不依捷任何固定网络设施又能快速布设的自如织网络技术.类似地∙处于边远或偏僻野外地区时,同样无法依就固定或预谀的网络设值进行通信.AdHOC网络技术的独立组网实力和自组织特点，成为这些场合通信的最佳选择。
相关主题
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❖ Ad hoc网络的自组织功能则是指在网络拓补结构变化的情 况下， Ad hoc网络节点可以自动地“感知”到网络拓补 的变化，从而自适应地修正原有的路由信息和工作参数， 做到网络的自主管理和自主控制
❖ 体系结构对于网络协议和各功能模块设计起着至关重要指 导作用，并且在很大程度上决定了网络的规划和整体性能
❖Ad hoc网络中所有节点的地位都是平等的，理论 上不存在任何的中心节点，因而该种网络具有很 强的抗毁性
5
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Ad hoc网络技术概述
❖Ad hoc网络中的节点不仅具有普通移动终端所具 有的功能，还具有报文转发能力
❖Ad hoc网络的节点通过分层的网络协议和分布式 算法相互协调，实现网络的自组织和自运行，因 此它又被称为多跳无线网（Multi-hop Wireless Network）、自组织网络（Self-organized Network）或 无固定设施的网络（Infrastructureenless Network）
Ad hoc技术现在主要朝着两个方向发展：一个是向军事 和特定行业发展；另一个就是与民用的接入技术息息相关 的无线Mesh网
6
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Ad hoc网络技术概述
无线自组网（Ad hoc）、无线传感器网络和无 线Mesh网的关系示意图：
7
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Ad hoc网络技术概述
❖Ad hoc网络的体系结构 ❖Ad hoc网络信道接入协议 ❖Ad hoc网络的分簇协议和分簇算法 ❖Ad hoc网络的路由协议 ❖Ad hoc网络服务质量和安全问题
Ad hoc网络技术
北方民族大学网络中心 冯祖洪
1
内容介绍
1、Ad hoc网络技术概述 2、Ad hoc网络的体系结构 3、Ad Hoc网络信道接入协议 4、Ad Hoc网络的路由协议 5、Ad hoc的服务质量和安全问题
2
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Ad hoc网络技术概述
3
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Ad hoc网络技术概述
在无线网络技术中，目前最热点的应用当属 IEEE802.11无线局域网（WLAN），这一领域最 重要的研究是： ▪ 无线Ad hoc网络 ▪ 无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN） ▪ 无线Mesh网（Wireless Mesh Network,WMN）
Ad hoc网络是后两者的基础和前身
4
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Ad hoc网络技术概述
❖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（Mobile Ad hoc Network,MANET）
❖它的前身是无线分组网PRNET（Packet Radio Network）。对无线分组网的研究起源于军事研究 的需要.
❖ 这种网络的节点的覆盖范围很小，相对比较安全。但是， 随着网络中的节点数目增多，特别是在节点大量移动的情 况下，网络的控制开销将激增，伴随着路由中断、集中式 的网络管理和控制难以实现的情况出现。
❖ 此外，这种网络可扩充性较差，每个节点都需要知道到达 其他所有节点的路由。因此，平面结构只适用于中小规模 的Ad hoc网络。
▪ 电台部分为信息传输提供无线信道支持。
11
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Ad hoc网络节点的结构
从物理结构上分，Ad hoc网络的节点可以分为 以下几类：单主机单电台、单主机多电台、多主 机／多电台。
12
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Ad hoc网络技术概述
❖ 单主机单电台最主要的特点就是结构简单，一般 手持机都采用如此结构。
❖ 单主机多电台的结构较前者复杂，需要在两个或 多个网络中设置中继节点以便互连。
8
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Ad hoc网络的体系结构
9
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Ad hoc网络的体系结构
❖ Ad hoc网络较以往的网络具有更多特殊的性质和特征，因 此，常常采用分布式控制方式进行组网，并且网络中的每 个节点均具有自组织功能
❖ Ad hoc网络所具有的分的多个节点甚至是全部节 点
10
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Ad hoc网络节点的结构
❖ Ad hoc网络的节点与一般网络上的节点存在很大的不同， 除了具有普通节点的功能以外，还拥有路由器的功能。
❖ 每个Ad hoc网络节点可大致分为主机、路由器和电台三部 分。
▪ 其中主机部分将完成普通移动终端的功能，内含人 机接口和数据处理等应用软件。
▪ 而路由器部分主要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。
❖ 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。
18
.
Ad hoc网络对信道接入协议的要求
(1) 高空间复用度。可以实现多对结点同时通信，实现频率 的空间复用。信道接入协议应该尽量增加这种复用度，使 网络中更多的节点可以同时进行通信，从而提高网络的总 吞吐量。
16
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Ad Hoc网络信道接入协议
17
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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。
14
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平面结构的Ad hoc网络
15
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分级结构的Ad hoc网络
❖ 在分级结构中，Ad hoc网络被划分为一到多个簇(cluster ❖ 每个簇由一个簇头(cluster header)和多个簇成员(cluster
member)组成。这些簇头形成高一级的网络。在高一级网 络中，又可以再分簇，形成更高一级的网络。图示的单簇 分级网络，便是典型的分级结构的一种。
❖ 多主机单／多电台的一个节点可能包括多个主机 ，多个主机共享一个或多个电台，这样直接带来 的好处就是可以用来构建叠加(overlay)式的网络 ，还可用做网关节点来互连多个Ad hoc网络以及
接入其他网络。
13
.
平面结构的Ad hoc网络
❖ 这种网络结构中的任意两点间一般存在多条路径，能较好 地实现负载平衡和最优化路由，从理论上说这种网络是不 存在瓶颈的，比较健壮。
❖ 体系结构对于网络协议和各功能模块设计起着至关重要指 导作用，并且在很大程度上决定了网络的规划和整体性能
❖Ad hoc网络中所有节点的地位都是平等的，理论 上不存在任何的中心节点，因而该种网络具有很 强的抗毁性
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Ad hoc网络技术概述
❖Ad hoc网络中的节点不仅具有普通移动终端所具 有的功能，还具有报文转发能力
❖Ad hoc网络的节点通过分层的网络协议和分布式 算法相互协调，实现网络的自组织和自运行，因 此它又被称为多跳无线网（Multi-hop Wireless Network）、自组织网络（Self-organized Network）或 无固定设施的网络（Infrastructureenless Network）
Ad hoc技术现在主要朝着两个方向发展：一个是向军事 和特定行业发展；另一个就是与民用的接入技术息息相关 的无线Mesh网
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Ad hoc网络技术概述
无线自组网（Ad hoc）、无线传感器网络和无 线Mesh网的关系示意图：
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Ad hoc网络技术概述
❖Ad hoc网络的体系结构 ❖Ad hoc网络信道接入协议 ❖Ad hoc网络的分簇协议和分簇算法 ❖Ad hoc网络的路由协议 ❖Ad hoc网络服务质量和安全问题
Ad hoc网络技术
北方民族大学网络中心 冯祖洪
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内容介绍
1、Ad hoc网络技术概述 2、Ad hoc网络的体系结构 3、Ad Hoc网络信道接入协议 4、Ad Hoc网络的路由协议 5、Ad hoc的服务质量和安全问题
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Ad hoc网络技术概述
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Ad hoc网络技术概述
在无线网络技术中，目前最热点的应用当属 IEEE802.11无线局域网（WLAN），这一领域最 重要的研究是： ▪ 无线Ad hoc网络 ▪ 无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN） ▪ 无线Mesh网（Wireless Mesh Network,WMN）
Ad hoc网络是后两者的基础和前身
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Ad hoc网络技术概述
❖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（Mobile Ad hoc Network,MANET）
❖它的前身是无线分组网PRNET（Packet Radio Network）。对无线分组网的研究起源于军事研究 的需要.
❖ 这种网络的节点的覆盖范围很小，相对比较安全。但是， 随着网络中的节点数目增多，特别是在节点大量移动的情 况下，网络的控制开销将激增，伴随着路由中断、集中式 的网络管理和控制难以实现的情况出现。
❖ 此外，这种网络可扩充性较差，每个节点都需要知道到达 其他所有节点的路由。因此，平面结构只适用于中小规模 的Ad hoc网络。
▪ 电台部分为信息传输提供无线信道支持。
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Ad hoc网络节点的结构
从物理结构上分，Ad hoc网络的节点可以分为 以下几类：单主机单电台、单主机多电台、多主 机／多电台。
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Ad hoc网络技术概述
❖ 单主机单电台最主要的特点就是结构简单，一般 手持机都采用如此结构。
❖ 单主机多电台的结构较前者复杂，需要在两个或 多个网络中设置中继节点以便互连。
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Ad hoc网络的体系结构
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Ad hoc网络的体系结构
❖ Ad hoc网络较以往的网络具有更多特殊的性质和特征，因 此，常常采用分布式控制方式进行组网，并且网络中的每 个节点均具有自组织功能
❖ Ad hoc网络所具有的分的多个节点甚至是全部节 点
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Ad hoc网络节点的结构
❖ Ad hoc网络的节点与一般网络上的节点存在很大的不同， 除了具有普通节点的功能以外，还拥有路由器的功能。
❖ 每个Ad hoc网络节点可大致分为主机、路由器和电台三部 分。
▪ 其中主机部分将完成普通移动终端的功能，内含人 机接口和数据处理等应用软件。
▪ 而路由器部分主要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。
❖ 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。
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Ad hoc网络对信道接入协议的要求
(1) 高空间复用度。可以实现多对结点同时通信，实现频率 的空间复用。信道接入协议应该尽量增加这种复用度，使 网络中更多的节点可以同时进行通信，从而提高网络的总 吞吐量。
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Ad Hoc网络信道接入协议
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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。
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平面结构的Ad hoc网络
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分级结构的Ad hoc网络
❖ 在分级结构中，Ad hoc网络被划分为一到多个簇(cluster ❖ 每个簇由一个簇头(cluster header)和多个簇成员(cluster
member)组成。这些簇头形成高一级的网络。在高一级网 络中，又可以再分簇，形成更高一级的网络。图示的单簇 分级网络，便是典型的分级结构的一种。
❖ 多主机单／多电台的一个节点可能包括多个主机 ，多个主机共享一个或多个电台，这样直接带来 的好处就是可以用来构建叠加(overlay)式的网络 ，还可用做网关节点来互连多个Ad hoc网络以及
接入其他网络。
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平面结构的Ad hoc网络
❖ 这种网络结构中的任意两点间一般存在多条路径，能较好 地实现负载平衡和最优化路由，从理论上说这种网络是不 存在瓶颈的，比较健壮。