AdHoc节点移动性模型特点初探
浅析移动AdHoc网络特性
网络 的唯 一组 成单元， 随时间和位置而变化 的移动 模式，以及 移动Ａ ｄ Ｈ ｏ ｃ 网络节点是 自治的， 能够独立 的到处随机移动 ， 使 电波传输条件都有可能导致通信网络 中相邻节点间连接的断断 得 自己变成了比较容易被 捕捉的目标， 与固定 网络相 比较， 被捕
关键词 ： 移 动Ａ ｄ Ｈ ｏ ｃ ； 网络； 特 性
移动Ａ ｄ Ｈ ｏ ｃ 网络是一种 没有任何中心实体的自组织网络，
旅行团队。 除受 无线连接的局域性和安全 限制外， 移动Ａ ｄ Ｈ ｏ ｃ
在事先设计好的各种协议的支持下， 依 靠节点间的相互协作； 在 网络 中的移动节点能够在任 何时候、 不 受任 何限制 的移动 ， 并 移动 、 复杂多变 的无 线环境 中自行成 网， 借助于多跳转发技 术 能保证与在移 动节点无线覆 盖范 围内的任意移动节点通信 。 并
移动Ａ ｄ Ｈ ｏ ｃ 网络 由一组 无线移动节点组成 ， 在组织网络展 量和链路容量起伏波动起伏较大 ， 同时， 由于多址访问、 信号衰
开使用 时， 无需要依 托现有固定通信网络基础设 施， 各个移动 减、 噪声环境干扰 等因素的影响后， 无线通信的实际吞吐量 常
节点之 间通 过无线信道相互协作 ， 就能迅速 组网， 实现信息和 常比最大无 线传 输速率低很多。 移动Ａ ｄ Ｈ ｏ ｃ 网络也不例外， 同 服务的共享 。 由于组网方式所确定， 其没有任何中心实体， 在网 时受移动节点路 由选 择的影响， 可 能导致 某一移 动节点通信容 络展 开后， 各无线移动节点能够动态的、 随意的、 频繁 的进入和 量的骤然增加或减少。 离开网络， 并不会影响网络 中其他移动节点的通信情况， 且在移 ４ 安全 防护 困难 动节点进 入和离开 网络 时， 无 需要事先示警 或通知 ， 网络 的拓 凡事都有利与弊 ， 移动移动Ａ ｄ Ｈ ｏ ｅ 网络的许多特点也使其 扑结构也 随着 移动节点的进入和 离开时时变化。同时， 移动Ａ ｄ 在某些层 次上存 在较 多的安全 问题 ， 加之使用开放媒介、网络 Ｈ ｏ ｃ 网络 中移动节点可 以根据需要实施机动， 在激动过程 中， 移 拓扑动态 变化， 又缺 乏固定基础设施 ， 使得］
移动Ad Hoc网络安全路由协议设计与分析技术
移动Ad Hoc网络安全路由协议设计与分析技术移动Ad Hoc网络是由多个移动节点组成的无线网络，这些节点可以在无须基础设施的情况下互相通信。
但由于网络拓扑和网络成员的不断变化，移动Ad Hoc网络相对于传统有线网络和固定无线网络更加容易受到许多攻击和威胁。
因此，为了确保移动Ad Hoc网络的安全性，需要设计一种有效的安全路由协议。
本文从移动Ad Hoc网络的特点、路由协议的设计原则、安全路由协议的分类、安全路由的关键技术等方面出发进行阐述和分析。
一、移动Ad Hoc网络的特点1.拓扑结构不稳定：移动Ad Hoc网络的节点在移动或策略变化的情况下会不断地加入和退出网络，使得网络壮拓扑结构不稳定。
这种拓扑结构的不稳定性，使得网络的维护和管理更加复杂。
2.网络资源受限：移动Ad Hoc网络的节点受限于网络资源，如带宽、电量、存储空间等。
因此，为了尽可能地延长网络的寿命，需要采取一些有效的资源管理策略。
3.攻击威胁增多：由于移动Ad Hoc网络的特性，如网络仅由移动设备组成、节点之间的连接是无线的、拓扑结构不断变化等，网络更容易受到各种攻击威胁，包括黑客攻击、拒绝服务攻击、篡改攻击等。
二、安全路由协议的设计原则为保障移动Ad Hoc网络的安全性，设计安全路由协议需要遵循一定的原则。
1.兼顾效率和安全性：安全路由协议应既考虑协议效率，又应当保证网络安全，并具有强鲁棒性。
2.适应网络的变化和特点：由于移动Ad Hoc网络中节点的加入与退出、节点的移动等动态特性，协议必须灵活适应这些变化和特点。
3.支持多种安全机制：安全路由协议应该支持多种安全机制，如认证、加密、数字签名等。
4.合理利用网络资源：由于移动Ad Hoc网络的有限资源，安全路由协议必须利用资源合理，以避免浪费。
三、安全路由协议的分类根据不同安全策略的实现方式，安全路由协议可以分为基于密码学的协议和基于信任度的协议两类。
1.基于密码学的协议：这种协议采用密码学机制保障数据的传输安全。
无线Ad Hoc网络节点移动技术研究
无线Ad Hoc网络节点移动技术研究无线Ad Hoc网络节点移动技术研究摘要：无线Ad Hoc网络是一种无需基础设施支持的自组织网络，由一组移动节点组成。
节点在网络中自主移动，形成一个动态的拓扑结构。
本文将分析无线Ad Hoc网络节点移动技术的研究进展和挑战，讨论节点移动对网络性能的影响，并探讨改进节点移动控制技术的方法。
1. 引言无线Ad Hoc网络是一种适用于无法搭建有线网络的环境下的解决方案，如军事作战、紧急救援等。
无线Ad Hoc网络可以通过节点间的直接通信来完成数据传输，无需依赖中央控制节点或传统的基础设施。
然而，节点的移动性给无线AdHoc网络带来了许多挑战，包括拓扑变化、链路不稳定、路由选择等问题。
2. 节点移动对网络性能的影响节点移动对无线Ad Hoc网络的性能有直接影响。
首先，节点的移动会导致拓扑结构的变化，进而影响网络的连通性和带宽利用率。
其次，移动节点导致链路的频繁中断和重建，增加了网络的延迟和丢包率。
再次，移动节点的不确定性给路由选择带来了困难，可能导致路由不稳定和数据包丢失。
3. 节点移动控制技术研究进展为了解决节点移动对无线Ad Hoc网络的负面影响，研究人员提出了许多节点移动控制技术。
其中，最常见的是基于预测的节点移动控制技术和基于反馈的节点移动控制技术。
基于预测的节点移动控制技术利用节点移动模型来预测节点的目标位置，并相应地优化路由和数据传输。
这种方法可以减少链路中断和重建的频率，提高网络的连通性和带宽利用率。
然而，由于节点移动的不确定性，预测模型可能存在误差，导致性能下降。
基于反馈的节点移动控制技术通过动态地调整节点的行为来适应网络的变化。
例如，根据链路质量来调整节点的移动速度和方向，以优化网络性能。
这种方法可以提高网络的稳定性和适应性，但需要节点之间的协作和信息交互。
4. 改进节点移动控制技术的方法为了改进节点移动控制技术，可以采取以下方法：4.1 引入机器学习算法。
无线Ad Hoc网络节点移动部署研究
无线Ad Hoc网络节点移动部署研究无线Ad Hoc网络节点移动部署研究引言无线Ad Hoc网络是指一种无需基础设施支持的自组织网络，其中的节点能够根据需要相互通信和协作。
由于其自组织和灵活性的特点，无线Ad Hoc网络在紧急救援、军事战术通信、灾难恢复等应用场景中具有广泛的潜力。
在实际应用中，无线Ad Hoc网络中的节点往往需要频繁地移动，因此节点的移动部署对于网络的性能和可靠性至关重要。
节点移动模型无线Ad Hoc网络中节点的移动行为多种多样，可以基于不同的节点移动模型来进行研究。
常见的节点移动模型有：随机移动模型、有目的移动模型和环形移动模型。
随机移动模型是一种最常用的节点移动模型，在该模型中，节点根据随机性的原则进行移动。
随机移动模型能够很好地模拟真实环境下的节点移动情况，在无线Ad Hoc网络的性能分析中具有一定的实际意义。
有目的移动模型是一种特定的节点移动模型，其中节点的移动路径是预先设计好的。
这种移动模型适用于需要特定节点按照预定路径进行移动的场景，例如军事应用中的侦察任务。
环形移动模型是一种特殊的节点移动模型，其中节点以固定的路径在环形区域内移动。
这种移动模型适用于环形范围的无线Ad Hoc网络，例如某些遥感应用中的传感器网络。
节点移动部署策略节点移动部署策略是指根据目标网络性能和可靠性要求，确定节点的位置和移动方式的一种策略。
常见的节点移动部署策略有：随机部署、聚集部署和桥接部署。
随机部署是最简单的节点移动部署策略，其中节点在目标区域内均匀地分布，可以通过随机算法进行实现。
这种部署策略适用于不需要特定节点位置的场景，例如公共场所的无线网络。
聚集部署是一种将节点集中在某些区域的节点移动部署策略。
这种部署策略适用于需要高密度节点覆盖某些特定区域的场景，例如大型活动中的移动网络。
桥接部署是一种将节点布置在相对分散的位置，以形成网络连接的节点移动部署策略。
这种部署策略适用于连接多个区域的场景，例如山区之间的无线通信。
Ad-hoc网络移动性管理浅析
Ad-hoc网络移动性管理浅析作者：王聪张雷来源：《科技资讯》 2012年第23期王聪张雷（河南广播电视大学河南郑州 450000)摘要:网络的发展日新月异,无线网络的发展更是随着计算机微电子技术、集成电路技术的发展成为了日常通信发展的主流通信技术。
由于人们对于移动通信设备的需求量很大,越来越多的人的日常生活已经离不开无线Ad-hoc网络。
Ad-hoc网络本身的无线连接特性从各个层次上比较容易受到外界的攻击。
这样的网络我们对它的安全性需要格外的关注。
文章着重分析了Ad-hoc网络的拓扑结构、节点连接等问题。
关键词:计算机技术无线网络 Ad-hoc中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(b)-0021-01从Ad-hoc网络的工作特点来看,该网络属于一种自分组、无需中央节点、基本上很少需要进行人工干预的移动无线网络联接形式。
目前运用比较广泛的无线网络如:WLAN、数字蜂窝网络。
这些网络的无线网络设施都比较完善。
Ad-hoc网络的硬件设施却处于初级阶段,网络的管理还不足以满足用户的需要。
近些年,无线网络的发展速度非常迅速,无论是个人用户还是移动运营商都对这项技术抱有非常大的期望。
随着这几年来无线移动通信网络的发展,个人用户对于无线网络的需求量非常大。
而对于Ad-hoc网络的移动性管理工作成为了各种工作的重中之重。
1 Ad-hoc网络拓扑结构下面首先研究一下移动通信网络的拓扑结构。
Ad-hoc网络的拓扑结构分成两种式样,分别是平面结构及分层结构两类。
其中平面结构中各个节点的位置都是平等的,节点与节点间可以通过多条路由通信,此外业务不同,通信的路径也不尽相同。
图1为平面拓扑结构示意图。
分层式的拓扑结构和平面式不同。
该种结构利用层次划分对平面化的网络结构进行解析从而很好地对网络进行管理。
下图2为分层化的网络拓扑结构。
Ad-hoc网络在计算机网络中和移动通信网络当中占有很重要的地位。
无线移动Ad hoc网络移动模型研究
无线移动Ad hoc网络移动模型研究移动Ad hoc网络(mobile Ad hoc network,MANET)是指一组移动节点组成的多跳的临时性的无固定基础设施支持的无线移动通信网络。
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,实现网络的自动组织和运行。
网络中所有节点的地位平等,每一个节点都可以作为数据通信的源节点、目的节点或中间转发节点。
当通信的节点不在直接通信范围内时,报文要经过多跳(hop)才能到达目的地,这是Ad hoc网络与其他移动通信网络的最根本区别。
移动模型是网络仿真中的重要参数,用来描述网络中移动节点的运动方式,包括它们的位置、速度和加速度的变化。
对移动模型的设计和研究是Ad hoc网络中各类协议和技术开发应用的基础,它将有利于人们对网络性能以及可能出现的问题有更好的认识,从而为网络的具体实现和性能改善起到推动作用。
1 移动Ad hoc网络中移动模型的重要性Ad hoc网络的许多优良特性使它具有多种潜在的应用。
网络的自组织特性、多跳和中间节点的转发特性、健壮性和抗毁性等特点,使其可以广泛地应用于军事领域、自然灾害应急处理、临时与紧急通信、个人局域网和商用网络系统等领域。
由于这些应用是多种多样的,将来Ad hoc网络会应用于更复杂的移动环境中。
目前,对Ad hoc网络的研究仍处于发展阶段,已经应用的Ad hoc网络不是很多,因此,该领域的大部分研究都是基于仿真的方法来实现的。
对于有特定应用的Ad hoc网络,仿真是非常重要的,仿真中有一些参数,如移动模型、通信类型和传播模型等,这些参数都会对网络的性能产生影响。
其中,移动模型以及对其参数的选择对所获得的仿真结果有重要影响。
因为与Internet不同的是,Ad hoc网络中移动节点的带宽和能量是有限的,而且网络拓扑是高度动态的,节点移动引起的频繁的拓扑变化会导致现存路由的错乱、分组的丢失和服务质量的显著下降。
只有通过移动模型正确地模仿真实节点的移动,才能得到正确的仿真结果。
Ad Hoc网络移动模型综述
追逐移动模型(Pursue Mobility Mode1)[37]模拟节点追逐某物时的移动模式，其节点新位置按下式计算：
new_position=old_position+acceleration(target-old_position)+random_vector。
其中acceleration(target－old_position)是加速函数，表示被追逐节点移动的量；random_vector表示追逐节点移动的偏离量，可以通过某一个体移动模型(如随机漫步模型)获得。
Basagni[8-10]和Gerla[11]修订了随机漫步模型，提出等速度随机方向模型(Constant Velocity Random Direction MobilityMode1)。该模型有着固定的速度大小并且只有在边界才改变方向。
2.2随机路径点模型
随机路径点模型(Random Waypoint Mode1)[12-15]定义为：在移动区域内随机取起始点S和目的点D。随机取速度v∈(vmin，vmax)，使用速度v从S沿直线移动到D，其中vmax是节点的最大移动速度；vmin是节点的最小移动速度。在D随机选取一个时间tpause∈(tmin，tmax)暂停，其中tmax是节点的最大暂停时问；tmin是节点的最小暂停时间。这样完成一个Step过程。将本次的目的点D作为下次运动的起始点S，进行下一个Step过程，如此反复。
类似地，市区移动模型(City Section Mobility Mode1)模拟了市区内公路或街道行人的移动模式。文献[25]结合交通理论提出了市区、地区、街区移动模型(City Area，Area Zone，Street Unit Mobility Models)。Lam[26]提出的城市、国家、国际移动模型(Metropolitan Mobility Model，NationalMobility Model，International Mobility Mode1)是一种分层移动模型(Hierarchy of Mobility Mode1)，3个模型关注不同区域层次的移动。障碍物移动模型(Obstacle Mobility Mode1)[27]中，建筑物等障碍物被建模。基于图的移动模型(Graph-based Mobility Mode1)[28]利用图来建模环境设施对节点移动的限制。虚拟路径组移动模型(Virtual Track basedGroup Mobility Mode1)[29]利用“虚拟路径”建模组移动。
Ad hoc网络特点以及应用探究
Ad hoc网络特点以及应用探究
王立
【期刊名称】《计算机光盘软件与应用》
【年(卷),期】2011(000)017
【摘要】With the developing of the science and tectmology, Ad hoc network has gradually appeared in our life and have played an important role in our country economy developent and facilitate people＇s life.This paper discusses on China＇s Ad hoc network characteristics and application.%随着科学技术水平的不断提高，Adhoc网络已经逐步出现在我们的生活中，对我国经济的发展和方便人民的生活都起到了重要的作用。
本文就我国Ad hoc网络特点以及应用进行了具体的探究。
【总页数】2页(P69-70)
【作者】王立
【作者单位】深圳市体育运动学校,广东深圳518000
【正文语种】中文
【中图分类】TP393
【相关文献】
1.移动Ad hoc与WSN网络特点和路由协议分析 [J], 田跃欣
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3.移动Ad hoc与WSN网络特点和路由协议分析 [J], 魏功
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5.追溯机制在Ad Hoc网络中的应用探究 [J], 王悦;雷佩莹
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移动Adhoc网络的特点及应用
移动Adhoc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）。
无线Ad Hoc网络的特点_无线Ad Hoc网络移动模型大全_[共2页]
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1第1章无线Ad Hoc 网络概述1.1 简介1.1.1 无线Ad Hoc 网络的研究现状及发展趋势到目前为止，无线Ad Hoc 网络技术已经有40多年的发展历史，IEEE 802.11标准委员会于1991年正式用Ad Hoc 来描述这种特殊的无线移动通信网络。
由于无线Ad Hoc 网络最初是为军事通信应用而设计的，所以这种特殊的无线通信网络直到20世纪90年代后期才逐渐为人们所了解和关注。
无线Ad Hoc 网络的前身是分组无线网络（Packet Radio Network ，PRNET ）。
1972年，美国DARPA （Defense Advanced Research Project Agency ）就启动了PRNET 项目。
PRNET 的研究目标是将数据分组交换技术引入无线环境中，开发军用无线数据分组网络。
PRNET 是多跳网络，提供集中式和分布式的操作管理机制。
正是由于PRNET 的研制成功，人们才认识到多跳技术能够提高网络容量。
PRNET 采用分布式体系结构，中心控制成分达到最低程度。
PRNET 的成功证明了无线Ad Hoc 网络思想的可行性。
1983 年，美国 DARPA 又开发了抗毁性自适应网络（Survivable Adaptive Network ，SURAN ）项目，主要解决PRNET 遗留的问题和网络扩展性。
SURAN 的主要研究目标是开发网络算法，采用这些网络算法使网络能够扩大到数万个节点。
到了 20世纪80年代后期和90年代初期，随着软硬件技术的快速发展，计算机网络和移动通信等技术逐渐成熟。
为了使全球信息基础设施支持无线移动环境，1994年，美国DARPA 启动了全球移动信息系统（Global Mobile information system ，GloMo ）项目，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。
现在，无线Ad Hoc 网络已经逐步走向成熟。
Ad Hoc网络的移动性管理模型分析
用） 。在群 移 动 中 ，簇头 具 有 两个 网络 界面 ，一个 用 于 本地 网络另一个用于外网。内网指的是无线 ａ ｏ 网络，外网指 ｄｈｃ 的是 Ｉｔｒ ｅ ，２ Ｇ ＲＳ 和 ３ 网络等 。当一个群与其它群叠 ｎｅ ｎ ｔ Ｇ。 Ｐ ， Ｇ 加 时 ，群 中的 成 员在叠加 区域可 以 直接 通信 ，但 是 ，这样 带 来 网络 分裂 。合并 以 及路 由中断 等 问题 。 网络分 裂和大规 模的拓扑 变化经常会 毫无预警地发 生 ，破 坏正在通信的路 由。这篇 文章中的几个移 动性 管理模型 主要 解 决 网络 分裂 存在的 问题 ，并 假设 有几个 群会移 动到一 个地 区 ， 在这个 区域 中 ，它ｆ Ｓ 遇 产生叠加甚至会 结合成一个 网络 ，并 ｆ Ｍ ｌ 会保持这种状 态运动且有可 能产生群分 裂或网络分裂 。 由群移 动 引起分 裂 问题 ，必 须修 改路 由协 议 来适 应群 通信路 径 的选
择 。
移动节点的速度是随时间变化的，由于群不是以恒定速度移动 的， 如果我们把速度 当成常量 ， 在实际运 用中这个模型就不能执 行。 如果我们不假设速 度是恒定的 ， Ｖ Ｍ分 裂时 间预测就会 出 Ｒ Ｇ 现错误 ，时 间分裂的时 间就会 比预测 的时 间提前或推迟 。 通过上面的讨论， 我们发现如果仅根据群移动模型计算准确 的 网络分 裂时 间，要把 它运 用在实际网络中还很 困难 。
维普资讯
学 术 论 坛
Ａ ｏ 网络的移动性管理模型分析 ｄＨ ｃ
宋远峰 文武 文凯
（ 重邮信科设计公司 成都 ６０４ ） １０ １ 摘 要 ： ｄ ｈ ｃ网络组网的特殊性给移动性管理提出了与传统网络不同的要求。通过分析 ａ ｏ Ａ ｏ ｄ ｈ ｃ网络应用中存在的问题，讨论 了两种网络移动性管理模型并分析他们存在问题，以及解决这些问题的一种方案。
AdHoc节点移动性模型特点初探
文章编号: 049026756(2005)0120068205Ad H oc 节点移动性模型特点初探王 兵1,严斌宇2,袁道华1,3(1.四川大学计算机学院,成都610065;2.四川大学电子信息学院,成都610064)摘要:无线Ad Hoc 是一种不依赖于任何基础设施无中心自组织的多跳无线网络.对于大规模的无线网络监控,移动性一直被普遍视为制约其发展的主要障碍.作者从Ad Hoc 网络的特点出发,研究并利用了Ad Hoc 网络内节点的移动特性.在现实应用中,移动节点趋于显示某些相关程度(群体取向)的行为:这一特征对于改进网络产品,尤其是目前许多关于开发移动方式的项目,可以减少路由选择的开销,在大规模的移动Ad Hoc 网络中取得良好的延展性.关键词:Ad Hoc ;多跳无线网;移动性;参照点移动模型中图分类号:TN919.72文献标识码:A一个Ad Hoc 网络就是“不依赖于任何基础设施的移动节点的短时间互联”.Ad Hoc 技术起源于20世纪70年代初期,它是在美国国防部Darpa 资助研究的“战场环境中的无线分组数据网(PRN ET )”项目中产生的一种新型的网络构架技术.Darpa 当时所提出的网络是一种适应军方战时无基础设施或设施被破坏的条件下无线分组网络,实现基于该种网络的数据通信.后来,Darpa 又于1983年和1994年分别资助了抗毁可适应性网络SURAN (Survivable Adaptive Network )和全球移动信息系统G loMo (G lobal Informa 2tion Systems )的研究,以便能够建立某些特殊环境或紧急情况下的无线通信网络[1].1 Ad Hoc 网络的基本特点Ad Hoc 网络是移动计算机通信网络的一种类型,所谓移动计算机通信网络是指用户终端可以在网内自由移动的计算机网络.因此Ad Hoc 网络是移动通信和计算机网络的交叉.这一点在Ad Hoc 网络中的体现是:一方面,网络的信息采用了计算机网络中的分组交换机制,而不是电话交换网中的电路交换机制;另一方面,用户终端都是便携式的设备,比如笔记本电脑、PDA 、掌上电脑、车载台等,并配置有相应的无线收发设备,并且用户可以随意移动或处于静止状态.Ad Hoc 网络与其他通信网络相比,它具有以下特征:(1)网络的自组性.Ad Hoc 网络可以在随意构建,不需要现有的信息基础网络设施支持,形成一个自由移动的通信网络;(2)动态拓扑结构.从网络的网络层来看,Ad Hoc 网络中,移动用户可以以任意的速度和任意方式在网中移动,加上无线发送装置发送功率的变化、无线信道间的相互干扰因素、地形因素等的影响,节点间通过无线信道形成的网络拓扑结构随时都会发生变化; (3)有限的无线传输带宽.无线信道本身的物理特性使Ad Hoc 网络的网络带宽相对有线方式要低得多,另外还要考虑无线信道竞争时所产生的信号衰落、碰撞、阻塞、噪声干扰等因素,这使得实际带宽要小;(4)移动终端的局限性.Ad Hoc 网络中的移动用户终端为适应移动环境的需要,所带电源能量有限,收稿日期:2004207208作者简介:王兵(1977-),男,2002级硕士研究生.3通信联系作者2005年2月第42卷第1期四川大学学报(自然科学版)Journal of Sichuan University (Natural Science Edition )Feb.2005Vol.42 No.1使得Ad Hoc 网络的设计更加困难.因此节约能耗也是网络设计的一个重要方向.同时由于Ad Hoc 网络本身不需要基础网络设施,所以要求每个移动节点都能够完成主机和路由的双重功能;(5)安全性比较弱.Ad Hoc 网络是一种无线方式的分布式结构,所以更加容易被窃听、入侵、网络攻击和拒绝服务等;(6)网络的分布式.Ad Hoc 网络中的移动节点都兼有独立路由和主机功能,不存在类似于基站的网络中心控制点,节点地位平等,采用分布式控制方式,增强了网络健壮性;(7)网络的可扩展性不强.由于采用TCP/IP 协议中的子网技术,使得IN TERN ET 具有网络的可扩展性,而Ad Hoc 网络动态变化的拓扑结构使得子网技术所带来的网络可扩展性不能得到应用;(8)存在单向无线信道;(9)生存时间短.组网通常是由于某个特定原因而临时创建的,使用结束后,网络环境将会自动消失.Ad Hoc 网络的生存时间相对于固定网络而言是短暂的[1].2 研究节点群体移动性的意义对于大规模无线Ad Hoc 网络,移动性被视为控制与管理的主要障碍.事实上,如果是固定节点的传统有线网络,那么分级群聚和地址列表可以很方便地管理路由.但是由于节点的移动性,分级划分结构也发生了变化,迫使层次地址频繁改变,随之而来的则是对整个网络的更新广播,这无疑极大消耗了有限的网络资源,并且很容易造成整个网络的拥塞.而对于普通的有线网络来说,无须路由进行繁琐的后台更新计算.但是由于节点的移动特性,要求进行频繁的路由再计算,导致计算量的激增.为了解决和克服节点移动所带来的种种问题,就必须首先研究移动节点群体的移动特性,只有清楚地了解了节点的移动特点,才能有效地利用这些特点,驱利避害,更好地完善Ad Hoc 网络.3 组群移动性模型(GMM )这个模型是基于战略军事思想意义的模型,移动Ad Hoc 网络(MAN ETS )已经建立了许多应用策略.所谓组群移动模型就是指移动节点被有组织地分群,按照它们的性质、任务、行动特点以及作用进行分组.比如,为了装修房子,你到劳务市场去找了3个粉刷匠,2个木匠和1个泥瓦工,带着他们来到你家,他们有各自的任务和能力,具有不同的用处.但是你把他们结为一个团体.当任务结束,他们就会重新回到劳务市场,等待新的任务,等待新的重组.当任务来了,他们会重新和不同的人结伙,如果需要带一些特殊的工具,他们会重新配置.当然这种任务的分布式管理需要在群内、群间以及市场管理部门的人员间进行高效、可靠、低延时的通信联系.上面这个例子就是组群移动模型的虚拟.为了便于描述,我们把组群移动性模型(GMM )更贴切、抽象地称为参照点群移动模型(RP GM ).参照点组群移动模型(RP GM )的特点如下:(1)每个群都有一个逻辑“中心”,“中心”的移动属性定义了整个群的行为方式(包括位置、速度、方向、加速度等).因此群的行动轨迹和位移矢量是由“中心”的轨迹和矢量所提供,通常节点是一成不变的分布于群的范围之内;(2)每个节点都被分配一个参照点(RP ),节点可以自由的处在它的参照点周围,参照点也允许节点在范围内独立自由移动,参数点跟随群的移动而发生位置变化(见图1);(3)节点在参照点范围内自由移动,参照点为节点提供配置参数,当参照点发生移动时,参照点A 首先带着群的位移矢量GM (由群的矢量决定既是由逻辑“中心”决定)发生位移A →B ,新的参照点位置由随机的位移矢量RM 加到新的参照点B 生成;(4)随机位移矢量独立于参照点以前的位置.RM 的大小是以参照点为圆心的某些半径的长度,它的方向是0～360°随机的(见图2).96第1期王兵等:Ad Hoc 节点移动性模型特点初探图1 PR GM 模型 Fig.1 PR GMmodel 图2 参照点位移示意图 Fig.2 Sketch map of reference point dis placement4 组群移动代表性模型设计对于模型来说,依靠恰当的选取检查点(check point )路径、起始群位置以及RP GM 模型的参数,模拟各种移动应用是比较容易实现的.下面根据常见的几种情况设计出了参照点群移动(RP GM )代表性模型.4.1 地理分隔型(相对独立型)整个区域被分解成许多相邻区间,不同的组群在不同的区间中活动.就如同一个公司的办公大楼里,不同的部门(财务部、开发部、市场部、售后服务部等)在各自区域实施相同的操作(比如全公司年终的计效评价或每周职员考核).每个部门掌管一个分区,每个职员都是在各自办公区进行活动.当然还有一种情况就是,各部门在各自分区进行本部门的运作.如图3所示,图中箭头表示行为方式.图3 地理分隔模型示意图Fig.3 Sketch map of geographical division model 从图3可以看出地理分隔模型蹬特点:(1)较为理想简单化;(2)相同区域内个体构成集群,行动方式相同,在各自区域活动.4.2 相互重叠型图4 相互重叠型模型示意图Fig.4 Sketch map of overlapping model这个模型是指不同的群体在同一范围内实施不同的任务.比如在学校范围内,有学生、保卫人员、后勤人员、由于任务不同使他们的移动方式也不同,如图4所示:(Ⅰ代表学校区域),保卫人员去大门,学生去教室,后勤人员去食堂,每个群体都有自己的行动目的. 从图4可以看出相互重叠型模型的特点:(1)不同群体混合的在一个区域运动;(2)每个群体有各自的任务、目标.07四川大学学报(自然科学版)第42卷图5 展会型模型示意图Fig.5 Sketch map of exhibition model4.3 展会型这种模型包含两类基本元素:展出者和参观者.比如几个要好的同学相约一起(既假设几个人不会分散行动)参加就业双选会.他们几个就是参观者,招聘公司的展台就是展出者,如图5所示:几个人从A 公司招聘台,转到B 公司招聘台,再转到F 公司招聘台. 从图5可以看出展会型模型的特点:(1)移动节点(参观者)统一行动;(2)参观者们可以自由移动,可以无序的从一个展台到另一展台,可以呆在一个展台很长时间,也可以立即转到下一个展台.也就是说他们的整体行动是自由的.5 当前研究的主要问题 Ad Hoc 网络是一种动态变化的基于无线信道的自组织网络,它的体系结构、QoS 保障和应用等问题比较复杂并难以实现.我们虽然设计出了几种具有代表性的节点移动性点群模型,但离Ad Hoc 在实际工作中的应用仍相距甚远,在今后的工作中,还需在以上模型的基础上继续研究如下几个重点问题:(1)信道接入技术:信道接入技术控制着节点如何接入无线信道,对Ad Hoc 网络的性能起着决定性的作用.Ad Hoc 网络的无线信道不同于普通网络的共享广播信道、点对点无线信道和蜂窝移动通信系统中由基站控制的无线信道,它是多跳共享的多点信道.此外,Ad Hoc 网络还存在隐终端、暴露终端和入侵终端等问题[3];(2)路由协议:路由协议是Ad Hoc 网络的重要组成部分.要实现无线多跳路由,必须要有专用路由协议的支持.针对以上各种模型,如何设计专用的路由协议来进行支持;(3)网络体系结构:早期的Ad Hoc 网络主要是为数据业务设计的,没有对体系结构作过多考虑,但是当Ad Hoc 网络需要提供多种业务和支持一定的服务质量保障时,就应当考虑如何选择最为合适的体系结构,并需要对原有的协议栈进行重新设计[4];(4)服务质量保证:Ad Hoc 网络出现初期主要用于传输少量的数据信息.随着应用的不断扩展,需要在Ad Hoc 网络中传输多媒体信息.多媒体信息对带宽、时延、时延抖动等都提出了很高的要求.这就需要提供一定的服务质量保证.Ad Hoc 网络中的服务质量保证是个系统性问题,不同层都要提供相应的机制.它的研究至今仍是一个开放问题[5].6 结束语Ad Hoc 网络具有不依赖任何固定设施、无中心、自组织、多跳性、节点移动性强等特点,使得它的应用越来越广泛.也正是这些特点使得Ad Hoc 网络技术,特别是路由技术面临着许多困难和挑战.如何因势利导,认识并合理利用它的缺点,改进网络产品性能(尤其是对于目前许多关于开发移动方式的项目,可以有效减少路由选择的开销),从而在大规模的移动Ad Hoc 网络中取得良好的延展性,从这个角度来说,研究节点移动特性是具有很高的现实意义[6].17第1期王兵等:Ad Hoc 节点移动性模型特点初探27四川大学学报(自然科学版)第42卷参考文献:[1] 王金龙.Ad Hoc移动无线网络[M].北京:国防工业出版社,2004.[2] 赵宏亮,张艳.Ad Hoc网络面临的困难及发展前景[J].通讯世界,2003,(7):24.[3] 吕国英,刘绎民.基于延时延期限制的分布式组播路由选择算法[J].通信学报,2000,21(2):78-83.[4] 郑丽娜,吴同强.Ad Hoc网络技术浅析[J].邮电设计技术,2004,(2):13.[5] 甄海潮,周海刚.Ad Hoc网络的安全问题和安全策略[J].军事通信技术,2001,22(2):25-28.[6] 肖永康,山秀明.无线Ad Hoc网络及其研究难点[J].电信科学,2002,(6):12-14.The B asic Study of the Features of the Ad H oc Nodes Mobility ModelW A N G B i ng1,YA N B i n2yu2,Y UA N Dao2hua1(1.C ollege of C omputer Science and Engineering,Sichuan University,Chengdu610065,China;2.C ollege of E lectronic and Information,Sichuan University,Chengdu610064,China)Abstract:The application of Ad Hoc network is gaining increasing attention with both the development of wireless communication technology and the improvement of mobile terminal.Wireless Ad Hoc network is a kind of multi2hop self2organized network not depending on any infrastructure.The modus operandi of large2 scale supervising network considers mobility as the main holdback to its growth.The mobile characteristic of nodes in Ad Hoc network is proposed regarding to various perspectives,and mobility is concluded as the simu2 lation of independent moving nodes.But actually,the moving nodes are coming to form of proximity.This character could be used for the improvement of network products,especially these who take great concern on mobility.The overhead of routing decision is reduced to a maximum extend,and also,better scalability is achieved at the same time.K ey w ords:Ad Hoc;multihop wireless LAN;mobility;RP GM。
简介_无线Ad Hoc网络移动模型大全_[共2页]
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201第4章随机游走（Random Walk，RW）模型本章介绍了随机游走（Random Walk ，RW ）模型的详细特征，包括其理论模型的推导。
RW 的理论模型和仿真结果几乎吻合。
本章中还解释了 RW 模型在反映真实世界的无线Ad Hoc 网络场景中的一些局限性。
此外，RW 模型还有一些变体，如PVRW 和CRW ，这些都是对RW 模型的改进。
4.1 简介随机游走（RW ）模型是个体移动模型，它和布朗运动（Brownian Motion ，BM ）之间有一定的关系。
布朗运动是比例受限的一维RW 模型。
这意味着，如果随机游走时采用非常小的步子（Step ），便可以近似得到布朗运动的行为方式。
在相同维数的情况下，布朗运动是比例受限的同维数的RW 模型。
然而，布朗运动既是较简单随机过程的极限，与模型一样，更适用于无线Ad Hoc 网络；也是较复杂随机过程的极限，多用于物理层中以研究在非常不可预知的方式中移动对象的移动方式。
此外，为了分析和实现的简单性，该模型一直用于无线Ad Hoc 网络，尽管它与真实场景相比存在很多问题。
即使有布朗模型的明显的局限性，但它在非常大的无线Ad Hoc 网络中，对于综合节点移动方面来说，仍是一种非常有效的模型。
研究者们已研发出了许多RW 模型的衍生类，包括一维、二维、三维和d 维的游走。
一维的RW 模型可以看成是一个马尔科夫链，其状态空间由整数组成，即i ={0,±1,±2,…}，对于一些数，0<p <1，,+1,1ππi i i i p −==，这里，,πk l 表示从状态k 转移到l 的概率。
人们将它称之为随机游走（RW ），因为可以将它看作一个模型，一个人行走在一条直线上，在每个时间点，他选择往右走的概率为p ，选择往左走的概率为1−p 。
这意味着随机游走是一个简单的随机过程。
在一维的RW 模型中，可以想象为一个体操运动员站在一个无限长的平衡木中间。
关于无线Ad Hoc网络移动性的研究
就分 析的准确 性而言 ， 真实环境移动模型要优越得多 。 它 比较
好的解决了模型与实 际环境存在差距这个 问题 ， 但缺点在 于其 实现
自由连接 ， 并且不需要基站 的支持 。 它的这种灵活的移动特征决定 和分析较为复杂 。 了其能广 泛的应用在一些临时、 紧急得场所 。 在这些场所 中， 往往会 评价移动模 型主要是看节 点的 自主移动的模拟分析是否符合 有情况变化很快 或者 网络铺 设的地形非常复杂的 限制 ， 因此 ， 为保 实 际环境 ， 在多大程度上符 合实际环 境 。 一般而言 ， 主要 的指标有 ： 证 网络高效 、 稳定的运行 ， 网络节点移动技术 的研究和探讨就非 常 简单性、 合理性、 新颖性和扩展性等参数。 具有重要性和实用性 。 简单性是 指是评价模 型是否 方便实 现 ； 合理性 是指移动模 型 ３ ． １移 动 节点 的 分类 中的模拟节点符 合实 际环 境的程度 ， 新 颖性是 指在评价模型 在满 般 而言， 根据移动节点 的特征 ， 可分成两大类 ： 自 主移动和受 足合 理性 的前提 下 ， 能够产生 其他移动 模型所不 能产生 的移 动场
改和调 整的情况下 。
２无线Ａ ｄ Ｈ ｏ ｅ 网络的特点
由于无线Ａ ｄ Ｈ ｏ ｃ 网络 中， 每个节点兼备路 由器和主机两种功
能， 并且地位平等 ， 不需要任何 中心控制点。 因此 ， 当通信源节点和
３ ． ３两类 节 点移 动 性 的研 究特 点
３ ． ３ ． １节 点 自 主移动 性 的研 究特点
—
控移动 。
景， 扩展性是指通过改变移动模型 的参数 ， 模型 能够 包容更多的移 自主移动是节点 的 自发移动 ， 比如马路上车辆的来往 ， 商场里 动场景 。 人们 的闲逛和士兵在战地追击敌人等情况， 都可 以当成是节点 的 自 ３ ． ３ ． ２ 节 点 受控 移 动 性 的研 究重 点 主 移动 。 根据节点 的类 型不 同 ， 其 自主移动 的强弱也有所 区别 ， 其 无线Ａｄ Ｈｏ ｃ 网络在部署和运行过程 中 ， 可能会布置在不适宜 中， 手持节点最弱 ， 车 载节点稍 强， 机载节点最强。 或不方便 的环境 中， 再 加上 人工布 网的时间长短的干扰 ， 受到这些 受控移动是指节点按照其他节点或者外界的指令进行移 动， 节 因素的影响。 因此 ， 要求网络的拓扑结构能够 自行组织或重建 ， 这对 点具有受控移动的能力， 比如新型的无线移动传感器和移动机器人 提高 网络 的联通性和覆盖率而言 ， 有着非常重要意义 。 等。 节点受控移动 的能有效地解决这个 问题 。 节点受控移动 的本质 ３ ． ２两种 移 动性 节点 的异 同
移动模型描述_无线Ad Hoc网络移动模型大全_[共3页]
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第2章移动模型的特点还将系统地分析移动模型对路由协议性能的影响，并提出几个度量指标来量化移动模型的特征。
2.3 节点的移动性对MANET路由协议的影响各种不同的移动特征对路由协议（如DSR和DSDV）的性能有着重大的影响。
任何无线通信协议的总体性能都取决于在任意两个数据传输节点之间互连的持续时间及在包含n个节点的数据路径上各节点之间互连的持续时间。
把这些参数在整个网络范围内取平均，称为“平均连接路径”。
节点的移动性影响着平均连接路径的数量，进而影响着路由算法的性能。
另外，人们还研究了节点密度对路由性能的影响。
在人口非常稀少的网络内，任意两节点之间可能的连接数量会非常少，因此性能很差。
据估计，如果节点的密度增大，那么网络的吞吐量也会增大，但密度增大超过一定的水平后，某些协议的性能反而会下降。
另外，人们也研究了跳数对路由协议性能的影响。
2.3.1 路由协议描述（1）目的节点序列距离矢量（DSDV）协议DSDV协议是一个基于经典贝尔曼-福特路由的主动式表驱动算法。
在主动式协议中，所有的节点在转发请求到来之前，需先了解网络的拓扑结构。
在DSDV协议中，每个节点维护所有已知目的地的路由信息。
这些路由信息会定期得到更新。
每个节点维护一张表，这张表包含所有可用目的地的信息、到达目的地的下一节点、到达目的地的跳数和序列号。
这些节点定期地向所有邻居发送这张表以维护拓扑，从而增加了网络开销。
目的节点为路由表中的每项分配一个序列号，该序列号可以使移动节点把新的路由和失效的路由区分开来，从而避免形成循环路由。
（2）动态源路由（DSR）协议DSR协议是一个反应式的协议，即仅当需要转发数据包时才确定出合适的路由。
节点在网络中洪泛路由请求，并从收到的路由应答中建立所需路由。
DSR协议允许网络是完全自动配置的，而不需要任何现有的网络基础设施或管理。
DSR协议是由两个主要机制一起协作组成，以便允许在MANET中源路由的发现和维护。
Ad hoc 网络节点移动模型综述
Ad hoc 网络节点移动模型综述
石丛军;关战;张克贵
【期刊名称】《中国新通信》
【年(卷),期】2013(000)011
【摘要】在移动 Ad hoc 网络仿真研究中，节点移动模型直接决定了网络的拓扑
结构，进而影响网络性能的评估，基于合理的节点移动模型的仿真结果才真实可靠。
介绍了目前 Ad hoc 网络仿真研究中所应用的移动节点模型。
【总页数】3页(P36-38)
【作者】石丛军;关战;张克贵
【作者单位】中国人民解放军 95881 部队;中国人民解放军 95881 部队;中国人民解放军 95881 部队
【正文语种】中文
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1.Ad Hoc网络移动模型研究 [J], 孙翔;李洪烈;李颖;周洪霞
2.Ad Hoc网络移动模型节点空间分布研究 [J], 李岩;张雪英;郭丽芳
3.基于Ad Hoc网络移动模型动态性技术研究 [J], 马海波;高歌
4.Ad hoc网络节点安全认证机制综述 [J], 熊万安;佘堃;龚耀寰
5.战术Ad hoc网单元群组移动模型研究 [J], 刘行兵;孙华;郑雪峰;孙斌
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一种Ad Hoc网络组移动模型
一种Ad Hoc网络组移动模型
董超;杨盘龙;田畅
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2006(18)7
【摘要】战术互联网是AdHoc网络的主要应用,在该网络环境下,节点由于作战使命及建制的约束,移动节点常呈现出“组移动”的特征且组内节点通常分布在相对狭长的地带。
针对战术互联网中移动节点的移动特征,提出了一种符合战术互联网环境的组移动模型:狭长的组移动模型(CGM:ConfinedGroupMobility),并从网络拓扑结构和对路由协议性能的影响两个方面与目前广泛采用的参考点组移动模型(RPGM:ReferencePointGroupMobility)进行了比较。
仿真表明,不同的组移动模型对AdHoc网络的性能仿真将产生较大的影响。
【总页数】5页(P1879-1883)
【关键词】移动模型;战术互联网;Ad;Hoc网络;组移动;狭长的组移动模型;参考点组移动模型
【作者】董超;杨盘龙;田畅
【作者单位】解放军理工大学通信工程学院电信工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TP393
【相关文献】
1.一种移动Ad Hoc网络可生存性模型建模及仿真验证方法 [J], 魏昭;夏春和;何冰;焦健;马心意
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引言_无线Ad Hoc网络移动模型大全_[共2页]
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无线Ad Hoc 网络移动模型大全12 V oronoi 图的算法虽然是分布式执行的，但不管节点移动距离的大小如何，都假设节点一步到达目标位置，没有考虑实际环境中移动距离、移动速度的影响，也没有考虑各个节点运行算法时迭代过程的同步问题，因而不是一种完全分布式的算法，在无线传感器网络中缺乏实用性；②在算法性能方面，移动效率较低，部署时间较长；③在优化指标上，只优化覆盖率，没有考虑均匀性的改善。
2．无线Ad Hoc 网络的移动拓扑控制由于无线Ad Hoc 网络具有移动性特点，并且节点和链路的可靠性也很低，决定了其拓扑结构是动态和随机的，这使得网络可能会出现以下几个问题。
①网络分区。
即使所有节点都工作在最大传输功率，网络仍然不能联通，某些节点之间不能相互通信。
②过大传输功率。
过大的传输功率不仅会使节点很快耗尽能量而停止工作，从而影响网络寿命，还会严重干扰邻居节点的通信，降低网络容量。
③抗毁性。
由于网络中链路和节点的失效率都比较高，需要对网络进行容错性设计，使其具有抗毁性或者强联通性。
移动拓扑控制算法，就是通过有目的地重新部署部分受控移动节点，在保持网络联通性的前提下，解决网络部署过程中出现的网络分区、过大传输功率和抗毁性问题，并且令受控节点移动的距离之和最小。
传统的拓扑控制算法采用调节功率的方法进行拓扑控制，但都假定其最大功率拓扑没有出现网络分区或者已经具有了强联通性，并且不能避免出现过大的传输功率，因而无法解决网络中出现的上述问题。
可以引入一些辅助方法来解决这些问题，如节点放置、节点移动。
其中节点移动方法近些年得到了迅速的发展。
移动拓扑控制一般不单独使用，而是作为传统拓扑控制算法的补充和前提。
二者联合起来才可以有效地改善网络的性能。
关于移动拓扑控制算法的详细介绍请参见1.3.5小节。
1.3 拓扑控制1.3.1 引言图 1.7给出了拓扑控制与MAC 层、能量控制及上层的路由控制之间的关系。
拓扑控制是Ad Hoc 的一个重要研究领域。
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文章编号: 049026756(2005)0120068205Ad H oc 节点移动性模型特点初探王 兵1,严斌宇2,袁道华1,3(1.四川大学计算机学院,成都610065;2.四川大学电子信息学院,成都610064)摘要:无线Ad Hoc 是一种不依赖于任何基础设施无中心自组织的多跳无线网络.对于大规模的无线网络监控,移动性一直被普遍视为制约其发展的主要障碍.作者从Ad Hoc 网络的特点出发,研究并利用了Ad Hoc 网络内节点的移动特性.在现实应用中,移动节点趋于显示某些相关程度(群体取向)的行为:这一特征对于改进网络产品,尤其是目前许多关于开发移动方式的项目,可以减少路由选择的开销,在大规模的移动Ad Hoc 网络中取得良好的延展性.关键词:Ad Hoc ;多跳无线网;移动性;参照点移动模型中图分类号:TN919.72文献标识码:A一个Ad Hoc 网络就是“不依赖于任何基础设施的移动节点的短时间互联”.Ad Hoc 技术起源于20世纪70年代初期,它是在美国国防部Darpa 资助研究的“战场环境中的无线分组数据网(PRN ET )”项目中产生的一种新型的网络构架技术.Darpa 当时所提出的网络是一种适应军方战时无基础设施或设施被破坏的条件下无线分组网络,实现基于该种网络的数据通信.后来,Darpa 又于1983年和1994年分别资助了抗毁可适应性网络SURAN (Survivable Adaptive Network )和全球移动信息系统G loMo (G lobal Informa 2tion Systems )的研究,以便能够建立某些特殊环境或紧急情况下的无线通信网络[1].1 Ad Hoc 网络的基本特点Ad Hoc 网络是移动计算机通信网络的一种类型,所谓移动计算机通信网络是指用户终端可以在网内自由移动的计算机网络.因此Ad Hoc 网络是移动通信和计算机网络的交叉.这一点在Ad Hoc 网络中的体现是:一方面,网络的信息采用了计算机网络中的分组交换机制,而不是电话交换网中的电路交换机制;另一方面,用户终端都是便携式的设备,比如笔记本电脑、PDA 、掌上电脑、车载台等,并配置有相应的无线收发设备,并且用户可以随意移动或处于静止状态.Ad Hoc 网络与其他通信网络相比,它具有以下特征:(1)网络的自组性.Ad Hoc 网络可以在随意构建,不需要现有的信息基础网络设施支持,形成一个自由移动的通信网络;(2)动态拓扑结构.从网络的网络层来看,Ad Hoc 网络中,移动用户可以以任意的速度和任意方式在网中移动,加上无线发送装置发送功率的变化、无线信道间的相互干扰因素、地形因素等的影响,节点间通过无线信道形成的网络拓扑结构随时都会发生变化; (3)有限的无线传输带宽.无线信道本身的物理特性使Ad Hoc 网络的网络带宽相对有线方式要低得多,另外还要考虑无线信道竞争时所产生的信号衰落、碰撞、阻塞、噪声干扰等因素,这使得实际带宽要小;(4)移动终端的局限性.Ad Hoc 网络中的移动用户终端为适应移动环境的需要,所带电源能量有限,收稿日期:2004207208作者简介:王兵(1977-),男,2002级硕士研究生.3通信联系作者2005年2月第42卷第1期四川大学学报(自然科学版)Journal of Sichuan University (Natural Science Edition )Feb.2005Vol.42 No.1使得Ad Hoc 网络的设计更加困难.因此节约能耗也是网络设计的一个重要方向.同时由于Ad Hoc 网络本身不需要基础网络设施,所以要求每个移动节点都能够完成主机和路由的双重功能;(5)安全性比较弱.Ad Hoc 网络是一种无线方式的分布式结构,所以更加容易被窃听、入侵、网络攻击和拒绝服务等;(6)网络的分布式.Ad Hoc 网络中的移动节点都兼有独立路由和主机功能,不存在类似于基站的网络中心控制点,节点地位平等,采用分布式控制方式,增强了网络健壮性;(7)网络的可扩展性不强.由于采用TCP/IP 协议中的子网技术,使得IN TERN ET 具有网络的可扩展性,而Ad Hoc 网络动态变化的拓扑结构使得子网技术所带来的网络可扩展性不能得到应用;(8)存在单向无线信道;(9)生存时间短.组网通常是由于某个特定原因而临时创建的,使用结束后,网络环境将会自动消失.Ad Hoc 网络的生存时间相对于固定网络而言是短暂的[1].2 研究节点群体移动性的意义对于大规模无线Ad Hoc 网络,移动性被视为控制与管理的主要障碍.事实上,如果是固定节点的传统有线网络,那么分级群聚和地址列表可以很方便地管理路由.但是由于节点的移动性,分级划分结构也发生了变化,迫使层次地址频繁改变,随之而来的则是对整个网络的更新广播,这无疑极大消耗了有限的网络资源,并且很容易造成整个网络的拥塞.而对于普通的有线网络来说,无须路由进行繁琐的后台更新计算.但是由于节点的移动特性,要求进行频繁的路由再计算,导致计算量的激增.为了解决和克服节点移动所带来的种种问题,就必须首先研究移动节点群体的移动特性,只有清楚地了解了节点的移动特点,才能有效地利用这些特点,驱利避害,更好地完善Ad Hoc 网络.3 组群移动性模型(GMM )这个模型是基于战略军事思想意义的模型,移动Ad Hoc 网络(MAN ETS )已经建立了许多应用策略.所谓组群移动模型就是指移动节点被有组织地分群,按照它们的性质、任务、行动特点以及作用进行分组.比如,为了装修房子,你到劳务市场去找了3个粉刷匠,2个木匠和1个泥瓦工,带着他们来到你家,他们有各自的任务和能力,具有不同的用处.但是你把他们结为一个团体.当任务结束,他们就会重新回到劳务市场,等待新的任务,等待新的重组.当任务来了,他们会重新和不同的人结伙,如果需要带一些特殊的工具,他们会重新配置.当然这种任务的分布式管理需要在群内、群间以及市场管理部门的人员间进行高效、可靠、低延时的通信联系.上面这个例子就是组群移动模型的虚拟.为了便于描述,我们把组群移动性模型(GMM )更贴切、抽象地称为参照点群移动模型(RP GM ).参照点组群移动模型(RP GM )的特点如下:(1)每个群都有一个逻辑“中心”,“中心”的移动属性定义了整个群的行为方式(包括位置、速度、方向、加速度等).因此群的行动轨迹和位移矢量是由“中心”的轨迹和矢量所提供,通常节点是一成不变的分布于群的范围之内;(2)每个节点都被分配一个参照点(RP ),节点可以自由的处在它的参照点周围,参照点也允许节点在范围内独立自由移动,参数点跟随群的移动而发生位置变化(见图1);(3)节点在参照点范围内自由移动,参照点为节点提供配置参数,当参照点发生移动时,参照点A 首先带着群的位移矢量GM (由群的矢量决定既是由逻辑“中心”决定)发生位移A →B ,新的参照点位置由随机的位移矢量RM 加到新的参照点B 生成;(4)随机位移矢量独立于参照点以前的位置.RM 的大小是以参照点为圆心的某些半径的长度,它的方向是0～360°随机的(见图2).96第1期王兵等:Ad Hoc 节点移动性模型特点初探图1 PR GM 模型 Fig.1 PR GMmodel 图2 参照点位移示意图 Fig.2 Sketch map of reference point dis placement4 组群移动代表性模型设计对于模型来说,依靠恰当的选取检查点(check point )路径、起始群位置以及RP GM 模型的参数,模拟各种移动应用是比较容易实现的.下面根据常见的几种情况设计出了参照点群移动(RP GM )代表性模型.4.1 地理分隔型(相对独立型)整个区域被分解成许多相邻区间,不同的组群在不同的区间中活动.就如同一个公司的办公大楼里,不同的部门(财务部、开发部、市场部、售后服务部等)在各自区域实施相同的操作(比如全公司年终的计效评价或每周职员考核).每个部门掌管一个分区,每个职员都是在各自办公区进行活动.当然还有一种情况就是,各部门在各自分区进行本部门的运作.如图3所示,图中箭头表示行为方式.图3 地理分隔模型示意图Fig.3 Sketch map of geographical division model 从图3可以看出地理分隔模型蹬特点:(1)较为理想简单化;(2)相同区域内个体构成集群,行动方式相同,在各自区域活动.4.2 相互重叠型图4 相互重叠型模型示意图Fig.4 Sketch map of overlapping model这个模型是指不同的群体在同一范围内实施不同的任务.比如在学校范围内,有学生、保卫人员、后勤人员、由于任务不同使他们的移动方式也不同,如图4所示:(Ⅰ代表学校区域),保卫人员去大门,学生去教室,后勤人员去食堂,每个群体都有自己的行动目的. 从图4可以看出相互重叠型模型的特点:(1)不同群体混合的在一个区域运动;(2)每个群体有各自的任务、目标.07四川大学学报(自然科学版)第42卷图5 展会型模型示意图Fig.5 Sketch map of exhibition model4.3 展会型这种模型包含两类基本元素:展出者和参观者.比如几个要好的同学相约一起(既假设几个人不会分散行动)参加就业双选会.他们几个就是参观者,招聘公司的展台就是展出者,如图5所示:几个人从A 公司招聘台,转到B 公司招聘台,再转到F 公司招聘台. 从图5可以看出展会型模型的特点:(1)移动节点(参观者)统一行动;(2)参观者们可以自由移动,可以无序的从一个展台到另一展台,可以呆在一个展台很长时间,也可以立即转到下一个展台.也就是说他们的整体行动是自由的.5 当前研究的主要问题 Ad Hoc 网络是一种动态变化的基于无线信道的自组织网络,它的体系结构、QoS 保障和应用等问题比较复杂并难以实现.我们虽然设计出了几种具有代表性的节点移动性点群模型,但离Ad Hoc 在实际工作中的应用仍相距甚远,在今后的工作中,还需在以上模型的基础上继续研究如下几个重点问题:(1)信道接入技术:信道接入技术控制着节点如何接入无线信道,对Ad Hoc 网络的性能起着决定性的作用.Ad Hoc 网络的无线信道不同于普通网络的共享广播信道、点对点无线信道和蜂窝移动通信系统中由基站控制的无线信道,它是多跳共享的多点信道.此外,Ad Hoc 网络还存在隐终端、暴露终端和入侵终端等问题[3];(2)路由协议:路由协议是Ad Hoc 网络的重要组成部分.要实现无线多跳路由,必须要有专用路由协议的支持.针对以上各种模型,如何设计专用的路由协议来进行支持;(3)网络体系结构:早期的Ad Hoc 网络主要是为数据业务设计的,没有对体系结构作过多考虑,但是当Ad Hoc 网络需要提供多种业务和支持一定的服务质量保障时,就应当考虑如何选择最为合适的体系结构,并需要对原有的协议栈进行重新设计[4];(4)服务质量保证:Ad Hoc 网络出现初期主要用于传输少量的数据信息.随着应用的不断扩展,需要在Ad Hoc 网络中传输多媒体信息.多媒体信息对带宽、时延、时延抖动等都提出了很高的要求.这就需要提供一定的服务质量保证.Ad Hoc 网络中的服务质量保证是个系统性问题,不同层都要提供相应的机制.它的研究至今仍是一个开放问题[5].6 结束语Ad Hoc 网络具有不依赖任何固定设施、无中心、自组织、多跳性、节点移动性强等特点,使得它的应用越来越广泛.也正是这些特点使得Ad Hoc 网络技术,特别是路由技术面临着许多困难和挑战.如何因势利导,认识并合理利用它的缺点,改进网络产品性能(尤其是对于目前许多关于开发移动方式的项目,可以有效减少路由选择的开销),从而在大规模的移动Ad Hoc 网络中取得良好的延展性,从这个角度来说,研究节点移动特性是具有很高的现实意义[6].17第1期王兵等:Ad Hoc 节点移动性模型特点初探27四川大学学报(自然科学版)第42卷参考文献:[1] 王金龙.Ad Hoc移动无线网络[M].北京:国防工业出版社,2004.[2] 赵宏亮,张艳.Ad Hoc网络面临的困难及发展前景[J].通讯世界,2003,(7):24.[3] 吕国英,刘绎民.基于延时延期限制的分布式组播路由选择算法[J].通信学报,2000,21(2):78-83.[4] 郑丽娜,吴同强.Ad Hoc网络技术浅析[J].邮电设计技术,2004,(2):13.[5] 甄海潮,周海刚.Ad Hoc网络的安全问题和安全策略[J].军事通信技术,2001,22(2):25-28.[6] 肖永康,山秀明.无线Ad Hoc网络及其研究难点[J].电信科学,2002,(6):12-14.The B asic Study of the Features of the Ad H oc Nodes Mobility ModelW A N G B i ng1,YA N B i n2yu2,Y UA N Dao2hua1(1.C ollege of C omputer Science and Engineering,Sichuan University,Chengdu610065,China;2.C ollege of E lectronic and Information,Sichuan University,Chengdu610064,China)Abstract:The application of Ad Hoc network is gaining increasing attention with both the development of wireless communication technology and the improvement of mobile terminal.Wireless Ad Hoc network is a kind of multi2hop self2organized network not depending on any infrastructure.The modus operandi of large2 scale supervising network considers mobility as the main holdback to its growth.The mobile characteristic of nodes in Ad Hoc network is proposed regarding to various perspectives,and mobility is concluded as the simu2 lation of independent moving nodes.But actually,the moving nodes are coming to form of proximity.This character could be used for the improvement of network products,especially these who take great concern on mobility.The overhead of routing decision is reduced to a maximum extend,and also,better scalability is achieved at the same time.K ey w ords:Ad Hoc;multihop wireless LAN;mobility;RP GM。