无线自组网-1分解

基础知识概述： 蜂窝移动通信系统
蜂窝网络主要由：移动站，基站子系统，网络子系统.三部 分组成 移动站就是我们的网络终端设备如手机等网络终端设备 。 基站子系统包括我们日常见到的移动机站（大铁塔）、无 线收发设备、专用网络（一般是光纤）、无数的数字设备
等等的。
把基站子系统看作是无线网络与有线网络之间的转换器。
其中，处理单元通常带有一个小型存储器，它的
主要功能是与其它传感器节点协作，执行指派的
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感知任务以及管理内部程序。
此外还应该包括与应用相关的其它部分，比如定
位系统、动力系统等。
无线传感器网络
传感器网络节点的协议栈主要包括
1. 电源管理协议
2. 移动管理协议 3. 任务管理协议 涉及的网络协议层 物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层
在某一区域
传感器负责收集区域内的声音、电磁或地震信号
等多种信息，将它们发送到网关节点
网关节点具有更大的处理能力，能够进一步处理
信息，或有更大的发送范围，可以将信息送往某
个大型网络，使远程用户能够检索到该信息。
无线传感器网络
一个传感器节点由4个基本部分组成，即感应单元、
处理单元、收／发单元和电源。
基础知识概述：蜂窝移动通信系统结构
移动台作为用户终端与基站建立全双工无线通信连接完成通 信的无线接入
基站通过与骨干网的有线的连接，完成移动台与骨干网的通
信接入 移动台之间不能直接通信，必须通过基站转接才能达成相互 之间通信的目的 基站有两个通信接口：空中和与骨干网的接口
基础知识概述： 蜂窝系统的基本思想
有基础设施的网络结构 必须预先规划、设计和布设的网络 典型：蜂窝系统、无线局域网、集群移动通讯系统 无基础设施的网络结构 无需预先规划、设计和布设的网络。 典型：军用PRNET、IEEE802.11中的AD HOC模式和蓝牙技
术属自组网络技术
基于预先架设网络基础设施的无线网络
基础知识概述：蓝牙技术小结
蓝牙数字组网，不需基础设施，可临时组网 支持小的网络结构，不涉及路由的问题 虽然分主、从节点，但都是临时形成的 主/从节点在各个方面都是完全相同的 这种结构中主节点起到了控制中心和中继转发器 的作用
基础知识概述：传感器网络（WSN）
传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是自
无线网络与移动计算技术
无线自组织网络攻防原理与实践
哈尔滨工业大学（威海） 计算机科学与技术学院 教授 迟乐军 QDCLJ@163.COM 2012.03
课程学时与课程安排
总学时：30 主要内容涵盖： 无线网络的基本概念、应用、体系结构 无线网络的关键技术Ad Hoc网络路由 授 课：22 实 验：8
服务质量和能量意识
无线网络的常见的攻击形式
无线网络的主要的防护技术
课程学时与课程安排
总学时：30 考 授 课：22 实 验：8 核：平时+翻译论文+读书体会
主要内容涵盖： 无线网络的基本概念、应用、体系结构 无线网络的关键技术 Ad Hoc网络路由 服务质量和能量意识 无线网络的常见的攻击形式
蓝牙技术无基础设施网络，自组网的一种 开放性的、短距离无线通信技术标准 可作为一种微型的、廉价的通信模块嵌入各类信息设备中， 使这些数字设备在较小的范围内通过无线连接的方式实现 组网互联
可实现灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数字通信
基础知识概述：蓝牙的网络结构及通信过程
蓝牙的基本网络拓扑是皮网（PICONET） 每个皮网有一个主节点和最多7个激活的从节点组成。 Master/Slave
基础知识概述：蓝牙的网络结构及通信过程
基础知识概述：蓝牙的网络结构及通信过程
基础知识概述：两种类型的链路
同步 面向连接的 链路（SCO） 异步 无 连 接 链路（ACL）
基础知识概述：蓝牙的网络结构及通信过程
两个以上皮网可以组成所谓的散射网。 两个皮网通过节点S/M连接经过多跳实现相互之间的通信。
基础知识概述
概述 体系结构 Ad Hoc网络路由 服务质量和能量意识
基础知识概述
一、引言
无线信道的特征
广播型：单机发射，多机接受 信道随空间变化:空间环境不同导致信道特性不同； 信道随时间变化：有快速变化和较慢的变化的区别。 传播距离有限：距离增大，信号衰减。 多径效应：信号可沿不同的途径到达接收机。 相互之间形成干扰。
基础知识概述：蜂窝移动通信系统
主流通讯服务提供商采用蜂窝网络。
蜂窝网络把移动电话的服务区别分为一个个正六边形的 子区，每个小区设一个基站。形成了形状酷似“蜂窝” 的结构。 蜂窝网络又可分为模拟蜂窝网络和数字蜂窝两种网络
蜂窝网络被广泛正六边形被认为是使用最少个结点可 以覆盖最大面积的图形，出于节约设备构建成本的考 虑，正六边形是最好的选择。 这样的网络形状非常象蜂窝故被称作蜂窝网络
基础知识概述：蜂窝移动通信系统
1946年出现，以基地台为中心，覆盖70-80公里，设备体积 较大，主要支持语音系统。 已经出现三代： 第一代只支持语音业务的模拟通信体系（国际间不兼容） 第二代支持语音和低速电路型数据业务（如短信等等，可 提供所谓“全球通”话音业务外，已经可以提供低速的数据 业务了，也就是收发短消息之类） 第三代支持高速率的多媒体和数据业务（手机上网、视频 应用） 3代半？ 第四代？最大的数据传输速率超过100Mbit/s（能提供难以 想象的服务！？）
用多个小功率发射机代替一个大功率发射机，每个小发射 区对应的小覆盖区成为一个小区
每个小区分配一组信道，对应于使用一组无线资源
相邻小区使用不同的无线资源，使得相互之间不形成干扰 相距较远的小区可以重复使用相同的无线资源 利用无线资源的空间复用，从而使系统的容量大为提高
基础知识概述：蜂窝状的网络结构的优点
基础知识概述
无线通讯系统处于通信网的末端，引出接入问题—“距离 用户最后一公里”的问题。 具有无需预先架设基础设施 可临时快速组网 可用于特殊的环境，如海洋资源监测、战场信息收集等
Ad hoc、传感器网络、穿戴计算机等是无线通信的一个新
的技术领域
基础知识概述
二、无线通信系统的网络结构
采用蜂窝网络技术最大的好处是频率可以重复使用。
通信时，每个人要占用一个信道（同时通话的人多了， 有限的信道可能不够使用会出现通信阻塞的现象。）
蜂窝结构就可以使用同一组频率在若干个相隔一定距 离的小区重复使用，从而达到节省频率资源的目的。 例如：将一个城市分成72个小区，每12个小区组成一 个小区群。让他们共同使用300个频道。那么，我们 就可以将300个频道分成12个频道组，每个组25个频 道，第一个小区群使用第1组频道，第二个小区群使 用第2组频道，以此类推。
了。
基础知识概述：蜂窝状的网络结构的优点
蜂窝移动电话系统主要由移动台（汽车电话、手机等）， 无线基站以及移动电话交换中心组成。 每个小区基站均与移动电话交换中心连接，形成一个蜂 窝移动电话网。 移动电话网还与市内公用电话网以及国内、国际长途电
话网相连，使移动电话用户不仅可以与网内的移动电话
用户通电话，还可以与更大范围内的移动用户和固定用 户通电话。
基础知识概述：小结
蜂窝移动通信系统属典型的有基础设施的网络。 不支持终端之间的直接通信，用户终端之间必须经
过基站转接才能完成通信。
网络基础设施起控制中心的作用
无线资源的分配、越区切换、呼叫建立等控制功能
都采用中心仲裁方式
基础知识概述：蓝牙技术
组网发展的重要方向之一；
它是由密集布设在观测场所的大量、小型、低成本
的传感器节点组成，这些传感器节点协同工作对观
测对象的多种属性自动观测，并将测试结果上报。
传感器网中的传感器节点一般具有探测能力、无线
通信自动组网能力和信号与信息的处理能力。
它是一种特殊的自组网。
无线传感器网络
在传感器网络中，各个无线节点静态地随机分布
2.6 无线传感器网络
物理层：采用简单可靠的收发调制技术
介质接入控制(MAC，Media Access Control)协议
必须是能量感知的同时应该具有尽量降低与相邻节
点的通信碰撞概率的处理能力 网络层：进行网络的自组织和数据的路由转发 传输层：根据传感器网络的需要进行数据流维护
应用层：则根据感知任务建立不同类型的应用软件
无线网络的主要的防护技术
Resource（主要参考文献）
易 平 著，无线网络攻防原理与实践，清华出版社，2010年1月 易平等著，无线自组织网络与对等网络—原理与实践，清华出版社， 郑少仁等著，Ad Hoc网络技术，人民邮电出版社，2005年1月 IETF Mobile Ad-hoc Networks (MANET) Working Group http://www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html S. Corson, J. Macher, Mobile Ad hoc Networking (MANET): Routing Protocol Performance Issues and Evaluation Considerations, RFC 2501, January 1999 C. Perkins, E. Belding-Royer, et al., Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing, RFC 3561, July 2003 David B. Johnson, et al., The Dynamic Source Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks (DSR), draft-ietf-manet-dsr-10.txt, July 2004 I. Chakeres, C. Perkins, Dynamic MANET On-demand (DYMO) Routing, draft-ietf-manet-dymo-06.txt, October 2006 T. Clausen, et al., Optimized Link State Routing Protocol (OLSR), RFC 3626, October 2003 R. Ogier, et al., Topology Dissemination Based on Reverse-Path Forwarding (TBRPF), RFC 3684, February 2004 S. Basagni et al, Mobile Ad Hoc Networking, IEEE Press (John Wiley & Sons), 2004
蜂窝网络
移动终端通过基站接入 移动通信网络
无线局域网
移动终端通过无线接入 点接入Internet
依赖于基站、无线接入点等现有基础设施网络
基础知识概述
无线通信系统的网络结构
基础知识概述：三类典型的系统实例
蜂窝移动通信系统： 有基础设施的 蓝牙技术： 无基础设施结构 无线局域网： 既支持有基础设施的组网模式也 支持无基础设施的组网模式
无线传感器网络
功率管理协议：管理传感器节点如何使用它的能量
移动管理协议：检测、记录传感器节点的移动，从而可以 维护路由，同时传感器节点可以感知相邻的传感器节点， 有效均衡它们的能量和任务 任务管理协议：可以均衡和规划一个特定区域传感器节点 的感知任务。比如，一些传感器节点根据它们的电源能量 完成比其它传感器节点更多的任务，这样传感器节点能够
基础知识概述：蜂窝状的网络结构的优点
不同小区群的相同编号小区的频道组是可以重复使用的。 尽管这些小区基站所使用的无线电频率相同，但由于他 们彼此相隔较远，而电波作用范围有限，彼此不会造成
干扰。
一组频率就可重复使用6次，原本300个频道只能供300
个用户同时通话，现在却可同时供1800个用户同时通话