第一章_无线自组网概论
《无线网络技术》教学大纲
（3）David Kammer等著，李静等译，“蓝牙应用开发指南——近程互联解决方案”，科学出版社，2003
（4）Jochen Schiller, “Mobile Communications”, Second edition，高等教育出版社，2004
第七章传感器网络
授课
4（学时）
第八章无线网络的传输协议
授课பைடு நூலகம்
4（学时）
第九章移动计算应用
授课
4（学时）
四、所用教材（正式出版教材要求注明教材名称、作者姓名、出版社，出版时间）及主要参考书：
1、选用教材：
（1）罗涛等译：《无线移动因特网——体系结构、协议及业务》，机械工业出版社，2005年
（2）William Stallings, “Wireless Communications and Networks”,清华大学出版社，2003
7、无线网络中的传输协议性能、评价及其改进；
三、教学进度
章节内容
授课或实验
授课或实验教师
学时安排
第一章无线网络概论
授课
4（学时）
第二章无线传输技术
授课
4（学时）
第三章IEEE802.11无线局域网
授课
4（学时）
第四章无线个人网
授课
4（学时）
第五章ad hoc网络
授课
4（学时）
第六章移动网络
授课
4（学时）
（5）Dharma Prakash Agrawal, Qing-An Zeng, “Introduction to Wireless and Mobile Systems”,高等教育出版社，2003
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。
无线自组织网络路由协议概述
无线自组织网络路由协议概述唐敏赵贵摘要：移动自组网由一组带有无线收发装置的移动节点组成，用来为远程操作、战场和地震或者洪水救援等紧急通信和易变的移动通信提供服务。
由于移动自组网与有线网的区别，使得为移动自组网设计一个合适的分布式路由协议具有一定程度上的难度。
本文主要是介绍了DSR和ADOV协议以及与有线网络中DV路由协议的区别。
关键词：无线自组网、DSR、ADOV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。
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应。
由于Adhoc网络具有节点节电、减少带宽消耗、拓扑快速变化、适应单向信道环境等多方面的要求，使得现有的IP路由协议，如RIP〔选路信息协议〕和OSPF〔开放最短路径优先协议〕等不能满足要求，Adhoc网络路由协议的设计具有很大难度。
IETF的MANET工作组重点研究无线Adhoc中的路由协议。
主要有如下几种草案：1.AODV〔AdhoconDemandDistmceVectorRouting〕Adhoc网络的距离矢量路由算法。
2.TORA〔TemporallyOrderedRoutingAlgorithm〕临时顺序路由算法。
无限自组网技术综述与设计
无线自组网技术综述和设计摘要无线自组织网络即MANET（Mobile Ad Hoc Network)是一种不同于传统无线通信网络的新型网络，具有自组织、多跳路由和动态拓扑等特点，在军事上和商业应用中有着很大的前景。
无线自组织网络可以不必依托于基础设备，组网拥有了动态性。
从现状看，自组织网络可被用作商业及军事，注重了网络本体的移动属性。
在各个领域内，无线架构的自组织网络获取了明显进步。
然而，受到自身约束，这类网络仍存有若干疑难有待于化解，例如隐暴终端、路由是否拥有最优的适应特性、系统配备的单向链路。
关键词：无线自组织网络；关键技术；应用现状AbstractWireless ad hoc networks, which are different from traditional wireless communication networks, have many characteristics, such as self-organization, multi hop routing and dynamic topology, which have great prospects in military and commercial applications. Wireless ad hoc networks do not have to rely on the infrastructure, the network has a dynamic. From the current situation, the self-organizing network can be used as the commercial and military, and it has a focus on the mobile property of the network ontology. In all areas, the wireless architecture of the self-organizing network has made significant progress. However, subject to its own constraints, there are still some problems to be resolved in this kind of network, such as the hidden storm terminal, routing has the best adaptive characteristics, the system is equipped with a one-way link.Keyword: MANET; key technology; Application status前言随着社会的发展和科技的进步，人们对信息的需求日益高涨，而随时随地获取所需信息的渴望更使无线网络得到飞速的发展，在过去的十年里，无线自组网已经成为移动通信技术研究的热点之一，正得到越来越广泛的应用，并将在未来的通信技术中占据重要地位。
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。
无人机自组网技术
通信新技术无线自组网的军事应用——无人机自组网技术无线自组网的基本概念无线自组网是一组带有无线收发装置的移动终端组成的一个无中心、多跳、自组织的网络，是一种移动计算机通信网络。
在自组网中，每个移动终端就是一个节点，不仅能移动而且兼有路由器和主机两种功能。
可以不依赖预先存在的网络基础设施而快速展开自适应组网。
同时各节点可在不进行通知的情况下自由进入网络和脱离网络且不会导致整个网络陷入瘫痪。
平面网络结构的特点是比较简单，所有节点在网络控制、路由选择和流量管理上都是平等的，因此又称为对等式结构。
节点覆盖范围小，相对安全。
不足之处在于控制开销很大，并且可扩充性很差。
分级结构中无线自组网络被划分成多个簇。
每个簇由一个簇头和多个簇成员组成，簇头形成高一级的网络。
分级结构还可以分为单频分级结构和多频分级结构。
在单频分级结构中，所有节点使用同一个频率通信。
簇头和网关节点形成高一级的网络，称为虚拟骨干网络。
无线自组网体系架构多频分级结构中，不同级采用不同的通信频率。
低级节点的通信范围较小，而高级节点要覆盖较大的范围。
高级的节点同时处于多个级中，使用多个不同的频率实现不同级的通信。
无线自组网的特点1、独立组网节点开机后即可以快速、自动地组成一个独立的网络。
2、动态变化的拓扑结构移动终端能够以任意的速度和移动模式移动，引起拓扑结构随时发生变化。
3、无中心的自组性网络每个节点既可作为终端，也可作为路由器，所有节点的地位平等，一起构成一个对等式网络，因此网络具有很强的抗毁性。
无线自组网的特点4、多跳路由方式由于节点发射功率的限制，通信双方往往不在通信范围之内，这就需要其它无线节点进行中转，因此需要使用多跳路由。
5、移动终端的局限性体积小，能量受限、处理能力低6、有限的传输带宽7、安全性差容易被窃听、入侵无线自组网在军事应用中的优势无线自组网具有无需架设网络设施、可快速部署以及抗毁性强等特点，成为数字化战场的首选技术。
并在无人机组网中广泛应用。
无线智能网组网及模块介绍
物联网与无线智能网的融合将推动各行业的数字 化转型，提升生产效率和生活品质。
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无线通信模块的选择
根据实际应用需求选择合适的无线通信模块，考虑传输距离、数据 速率、信号稳定性等因素。
无线通信模块的接口
常见的接口类型有串口、SPI、I2C等，方便与其他模块或控制器进 行数据交互。
数据处理模块
01
数据处理模块
负责数据的采集、处理和存储， 具备强大的计算和数据处理能力。
02
数据处理模块的处 理器
NB-IoT组网技术
总结词
低功耗、大容量、广覆盖
详细描述
NB-IoT是一种基于LTE技术的窄带物联网通信协议，适用于物联网应用。它具有低功耗、大容量和广 覆盖的特点，适用于智能抄表、智能停车等领域。
03
无线智能网模块介绍
无线通信模块
无线通信模块
负责数据的无线传输，支持多种通信协议，如Wi-Fi、蓝牙、 Zigbee等，实现设备间的数据交换和远程控制。
AI与大数据的结合
无线智能网将与人工智能和大数据技 术结合，实现更智能化的数据处理和 应用。
02
无线智能网组网技术
Zigbee组网技术
总结词
低功耗、低成本、低速率、近距离
详细描述
Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的低功耗无线通信技术，适用于短距离、 低速率的无线通信应用。它具有低功耗、低成本、低速率和近距离的特点，适 用于智能家居、工业自动化等领域。
04
无线智能网组网方案
家庭无线智能网组网方案
适用场景
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。
交换机
终端
基站
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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
网络前沿之无线自组网
网络前沿之无线自组网网络前沿之无线自组网----Ad hoc第一部分 Ad hoc网络了解一、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Adhoc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Adhoc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Adhoc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，Adhoc网络已成为数字化战场通信的首选技术。
Adhoc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 Adhoc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:Adhoc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。
无线移动自组网
无线移动自组网1. 概述自组织网络（ad hoc network）是由一群兼具终端及路由功能的设备通过无线链路形成的多跳临时性自治系统。
如果节点是可移动的，这样的网络称为移动自组织网络（mobile ad hoc networks，MANET）。
由于节点的发射功率有限，距离较远的两个节点必须借助其它节点的转发才能进行通信，因此节点之间构成无线多跳链路。
这种网络中不存在固定的基础设施，如路由器、无线基站等，每个节点都兼有路由器和终端两种功能。
作为终端，节点可以运行各种面向用户的应用程序；作为路由器，节点需要为其它节点转发数据包。
自组织网络不需要任何中心控制，网络可以自动检测和无缝集成新节点；反过来，当任何节点移出网络时，剩余节点也能自动重配置来适应新的场景。
这种无设施的网络能够在没有或者是现有网络基础设施失效的情况下，提供终端之间的相互通信，因而在军事作战及应急救援等方面有重要应用。
比如，战场上单兵作战的士兵之间可以通过移动自组网通信和共享信息，在灾难现场可以紧急建立移动自组网进行救灾指挥和协调。
移动自组网既可以独立工作，也可以以末端子网的形式接入现有网络，如Internet网络和蜂窝移动通信网络。
与有固定基础设施的传统通信网络相比，移动自组网具有以下严重问题：（1）带宽有限。
大多数移动自组网使用不需要无线电许可的ISM（Industrial, Scientific and Medical）频带。
受无线频谱带宽的限制，加上通信冲突、信号衰减、噪声和信道间干扰等因素的影响，无线链路的有效带宽很有限。
（2）单向链路。
由于传输功率等的差异，节点间可能形成单向链路。
（3）拓扑变化。
每个节点可以任意速度和方向运动，受发射天线类型、发送功率、信道间干扰、地形和天气等综合因素的影响，节点间的无线链路是时变的，节点也可能失效，这些因素使得移动自组网的拓扑结构是随时变化的，而且变化难以预测。
现有路由协议（如距离矢量、链路状态）不适合动态拓扑，需要设计相适应的路由协议。
无线自组网方案
无线自组网方案随着移动互联网的迅速发展，无线自组网逐渐成为解决移动通信中的瓶颈问题的一种有效方案。
无线自组网是指由一组互不相识的无线节点组成的网络，节点之间可以自动组织和维护网络连接。
它可以用于覆盖较大区域的通信需求，如大型会议、灾难现场等。
1. 简介无线自组网是一种分布式的网络系统，具有自动组织和维护网络连接的能力。
与传统的中心控制网络不同，无线自组网中的各个节点具有相同的地位，可以实现点对点的通信，同时也能够通过中继节点实现多跳通信。
2. 无线自组网的优势2.1 灵活性无线自组网具有很高的灵活性，可以根据实际需求自由组建和调整网络结构。
不需要依赖固定的基础设施，可以快速部署和撤销。
2.2 高可靠性由于无线自组网中的节点是相互独立的，当某个节点发生故障或者离线时，其他节点仍可以通过多路径转发数据，保证网络的正常运行。
2.3 安全性无线自组网通过使用密码学算法和认证机制来保证数据传输的安全性。
节点之间可以建立安全的连接，防止未经授权的节点加入网络，同时也可以对数据进行加密，防止被窃取或篡改。
2.4 扩展性无线自组网可以通过添加新的节点来扩展网络容量，根据需求进行动态调整。
这使得网络可以适应不同规模和密度的环境。
3. 无线自组网的应用场景3.1 大型会议在大型会议中，参会人员通常需要进行大量的信息交换和共享。
传统的无线网络往往无法满足这种高密度的需求，而无线自组网则可以通过多路径转发和中继节点的方式来增加网络容量，保证参会人员之间的畅通。
3.2 灾难现场在灾难现场，由于通信基础设施的受损或瘫痪，传统的通信方式往往无法正常工作。
无线自组网可以通过无线节点之间的直接通信，实现灾难现场的通信需求，为救援工作提供有力支持。
3.3 物联网应用随着物联网的快速发展，无线自组网在物联网应用中也具有重要意义。
物联网中的设备可以通过无线自组网实现互联互通，实时获取和传输数据，实现智能控制和管理。
4. 无线自组网的关键技术4.1 网络发现与组网无线自组网中的节点需要通过网络发现和组网的过程来建立和维护网络连接。
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。
无线自组网簇结构与协作研究的开题报告
无线自组网簇结构与协作研究的开题报告一、研究背景和意义随着移动通信和物联网技术的不断发展，无线自组网技术已经成为了最为前沿和热门的研究方向。
传统无线网络依赖于有线基础设施，而无线自组网可以通过无线互联来实现网络间的通信，具有自主性、去中心化、动态性等特点，在“无基础设施或基础设施有限”的特殊情况下具有重要的应用场景。
在应急救援、智能交通、物联网、海上油田等领域都有广泛的应用，因此，无线自组网的研究具有重要的理论和实际意义。
在无线自组网中，节点的协作和簇组结构是至关重要的技术手段。
节点协作可以有效解决节点之间通信质量差和节点失效的问题，提高通信的可靠性和效率；而簇组结构则能够使节点控制范围内的通信更为简单、可靠，同时利用簇主节点进行管理协调，提供更高效的数据传输服务。
因此，无线自组网中簇组结构与协作技术的研究成为了一个颇具挑战性的课题。
二、研究内容和方法本文将重点研究无线自组网的簇组结构与协作技术，具体包括以下内容：1. 簇组结构的构建优化簇组的构建算法，提高簇组的质量，同时提高网络的可扩展性和容错性。
研究簇主的选择方法，考虑节点的移动性和能量消耗等因素，提高网络的稳定性和持久性。
2. 协作技术的研究设计有效的协作策略，提高节点之间的协同效率和通信质量。
研究基于群智能的协作算法，减少节点之间的竞争，提高整个网络的生产效率。
同时，采用分布式技术，提高网络的自组织性和整体性能。
3. 实验验证使用NS-2、Matlab等软件进行仿真实验，验证簇组结构和协作技术的优越性和可用性。
同时，选取典型的应用场景，通过实际测试，比较理论算法与实际表现，进一步验证算法的可靠性。
三、预期成果和意义1. 基于无线自组网的簇组结构和协作技术的逐步完善和优化，提高网络通信的可靠性和效率。
2. 提供一套高效的无线自组网簇组结构和协作技术解决方案，为无线自组网的发展提供有益的支持和指导。
3. 通过实验验证，提出一种适用于无线自组网络的稳定、可靠的组网结构，同时验证簇组结构和协作技术的性能，为无线自组网的标准化做出贡献。
无线自组网-1分解PPT90页
60、人民的幸福是至高远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
无线自组网-1分解
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
最新无线自组织网络复习资料
无线自组织网络第一章：无线同有线网络不同的是什么？可以真正实现6A，任何人(anyone)在任何时候(anytime)、任何地点(anywhere)可以采用任何方式(any means)与其他任何人(any other)进行任何通信(anything)。
与有线网络技术相比，无线技术能适合无处不在的计算环境。
无线网，信号强度会衰减，会受到来自其他源的干扰，多路传播无线自组织网的特点1、没有基站2、节点能够传输到链路范围内的其他节点3、节点自己组织成为一个网络两个重要的问题：隐藏终端盒暴露终端〔见ppt图〕(A--->(B)<---C---D)隐藏终端：当A 和C 检测不到无线信号时，都以为B 是空闲的，因而都向B 发送数据，结果发生碰撞。
这种未能检测出媒体上已存在的信号的问题叫做隐藏终端问题。
(A<--(-B---C)--->D)暴露终端：B 向 A 发送数据，而C 又想和D 通信。
C 检测到媒体上有信号，于是就不敢向D 发送数据。
其实B 向A 发送数据并不影响C 向D 发送数据,这就是暴露终端问题。
信道复用技术，常见的集中技术和根本原理〔见ppt图〕频分复用：1、用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。
2、频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。
时分复用：1、将时间划分为一段段等长的时分复用帧〔TDM 帧〕。
每一个时分复用的用户在每一个TDM 帧中占用固定序号的时隙。
2、每一个用户所占用的时隙是周期性地出现。
3、时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。
码分复用：1、各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。
2、每一个比特时间划分为m 个短的间隔，称为码片。
蜂窝标准，简单回忆1G：模拟语音2G：数字语音2.5G：语音为主，兼顾数据3G：数字语音和数据蓝牙系统，皮可网蓝牙：速率720k/s 范围10米。
皮可网：一个主设备，最多7个从设备，通过共享主设备或从设备来扩大网络Zigbee根本特点和标准功耗低。
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军事应用
Ad Hoc具有无需假设网络设施、可快速部署以及抗毁性强等特 点，成为数字化战场的首选技术。
紧急场合
自然灾害，对抢险救灾提供支持
偏远野外
科考、矿山作业以及边远地区执行任务
个人通信
蓝牙是第一个应用于个人通信的Ad Hoc技术
1.3 无线自组网的体系结构
Ad Hoc网络的节点结构
Ad Hoc网络的节点具有主机和路由两种功能，可以划分为 主机、路由器和电台三部分。从物理结构上，结点可以分为以 下几类：单主机单电台、单主机多电台、多主机单电台和多主 机多电台。
Ad Hoc网络的拓扑结构（平面结构）
一种是平面网络结构，这种结构的特点是比较简单，所有 节点在网络控制、路由选择和流量管理上都是平等的，因此又 称为对等式结构。节点覆盖范围小，相对安全。不足之处在于 控制开销很大，并且可扩充性很差。平面结构通常适用于中小 规模的Ad Hoc网络。
1.3 无线自组网的体系结构
Ad Hoc协议栈与Internet协议栈设计的不同
Ad Hoc网络中链路带 宽和主机能量非常稀 少，并且能量主要消 耗在发送和接收分组 上，而主机处理能力 和存储空间相对较 高。为了节省带宽和 能量，在Ad Hoc网络 中应该尽量减少节点 间水平方向的通信。 Ad Hoc协议设计原则
1.5 无线自组网的关键技术
以上这些问题都将在今后的课程中探讨！
谢谢
许炜阳 weiyangxu@ 重庆大学通信工程学院 通信工程系
无线自组网
许炜阳 weiyangxu@ 重庆大学通信工程学院 通信工程系
无线自组网
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 随堂练习 复 习 无线自组网概论 无线自组网的物理层技术 无线自组网的信道接入协议 无线自组网的单播路由协议 无线自组网的组播路由协议 无线自组网的应用和实现 2学时 4学时 6学时 6学时 4学时 6学时 2学时 2学时
自适应技术
如何充分利用有限的带宽、能量和满足服务质量(QoS)的要 求，最大化网络的吞吐量是自适应技术要解决的问题。解决的 方法主要有：自适应编码、自适应调制、自适应功率控制、自 适应资源分配等。
信道接入技术
Ad Hoc的无线信道属于多跳共享广播信道。多跳共享广播 信道带来的直接影响就是报文冲突与节点所处的位置有关。在 Ad Hoc网络中，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，由此将带来隐藏终端和暴露终端等一 系列特殊问题。基于这种情况，就需要为Ad Hoc设计专用的信 道接入协议。
1.5 无线自组网的关键技术
路由协议
Ad Hoc网络的拓扑结构随时都在发生变化，所以在Ad Hoc 网络中的路由算法应具有快速收敛的特性，减少路由查找的开 销，快速发现路由，提高路由发现的性能和效率。同时，应能 够跟踪和感知节点移动造成的链路状态变化，以进d Hoc网络的特征是针对特定的应用来设计网络，因 此有必要仔细考虑各种潜在的应用，包括军事上的和商业上的 应用。虽然这两类应用存在许多共同的要求，但两者的设计原 则有所不同。
Ad Hoc网络的拓扑结构（分级结构）
在多频分级结构中，不同级采用不同的通信频率。低级节点的通 信范围较小，而高级节点要覆盖较大的范围。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。
1.3 无线自组网的体系结构
Ad Hoc网络的拓扑结构（续）
平面结构网络结构简单，所有结点完全对等，比较健壮；可 扩充性差，维护动态路由需要耗费大量控制信息；有研究表 明，当平面结构的规模增大到某个程度时，所有的带宽都可 能会被路由协议消耗。假设一个簇的平均节点数为N，网络 分级数为M，那么总结点数为NM。平面路由需要维护O(NM)条 路由信息，而分级路由只需要N*M条信息。 分级结构的优点是簇成员的功能简单;易扩充，可以简单地 通过增加簇的个数和网络的级数来增加网络规模;簇头可以 选举产生，具抗毁性;缺点是需簇头选举算法和簇维护机 制；增加了簇头的复杂性，簇头可能会成为瓶颈；簇头的路 由不一定是最佳路由。
1.2 无线自组网的特点和应用场合
无线自组网的特点
独立组网
Ad Hoc网络具有很强的独立组网能力，节点开机后即可 以快速、自动地组成一个独立的网络。
动态变化的拓扑结构
移动终端能够以任意的速度和移动模式移动，引起拓扑 结构随时发生变化。
无中心的自组性网络
每个节点既可作为终端，也可作为路由器，所有节点的 地位平等，一起构成一个对等式网络，因此网络具有很强的 抗毁性。
1.4 无线自组网的协议栈
Ad Hoc网络层
主要功能包括：邻居发现、分组路由、拥塞控制和网络互 联等。 邻居发现主要用于收集网络的拓扑信息，就是要找出一个 能够与之直接通信的其他节点。 路由协议的作用是发现和维护去往目的节点的路由。一个 好的Ad Hoc网络层的路由协议应当满足以下要求：分布式运行 方式；提供无环路路由；按需进行协议操作；具有可靠的安全 性；提供设备休眠操作和对单向链路的支持。 对一个Ad Hoc网络层的路由协议进行定量比较的指标包 括：端到端平均延时，分组的平均递交率，路由协议开销及路 由请求时间等。 路由协议包括单播路由和组播路由两类。
1.4 无线自组网的协议栈
Ad Hoc数据链路层
链路层解决的主要问题包括介质接入控制，以及数据的传 送、同步、纠错以及流量控制。 基于此，Ad Hoc数据链路层又分为MAC和LLC层。 MAC层控制移动节点对共享无线信道的访问，决定了链路层 的绝大部分功能。在多跳无线网络中，对传输介质的访问是基 于共享型的，隐藏终端和暴露终端是多跳无线网络的固有问 题，因此需要在MAC层解决这两个问题。通常采用随机竞争机制 (CSMA或MACA)、基于信道划分的接入机制(TDMA、FDMA、CDMA或 SDMA)、动态调度机制以及以上机制的组合。LLC负责数据流的 复用、数据帧的检测、分组的确认、优先级排队、差错控制和 流量控制等。
1.4 无线自组网的协议栈
Ad Hoc网络的协议栈
1.4 无线自组网的协议栈
Ad Hoc物理层
在一般的协议栈结构中，物理层负责频率的选择、 无线信号的检测、调制解调、信道加密解密、信号发送 与接收等。在实际的应用中，Ad Hoc物理层的设计要根 据实际需要而定。首先，是通信信号的传送介质，都是 无线通信，然后就面临通信频段的选择。目前国际上一 致采用的是基于2.4GHz的ISM频段，因为这个频段是免 费的。其次，物理层必须就各种无线通信机制做出选 择，从而完成性能优良的收发信功能。物理层的设备可 使用多频段、多模式无线传输方式。
1.4 无线自组网的协议栈
Ad Hoc协议栈与Internet协议栈设计的不同
Internet中的网络协 议常常通过使用较 多的链路带宽来减 少路由器的处理和 存储资源，强调相 邻路由器对等实体 之间的水平通信， 以尽量减少路由器 内协议栈各层间的 垂直通信。
Internet协议设计原则
1.4 无线自组网的协议栈
1.3 无线自组网的体系结构
网络拓扑的四种基本结构
中心式控制结构 分层中心式控制结构
前两种属于集中式控制结构，普通节点设备简单，中心 控制节点设备复杂，有较强处理能力。
完全分布式控制结构 分层分布式控制结构
Ad Hoc网络采用分布式控制的网络结构，分别称为平面 结构和分级结构。
1.3 无线自组网的体系结构
1.4 无线自组网的协议栈
Ad Hoc传输层
主要功能是向应用层提供可靠的端到端服务，使上层 与通信子网相隔离，并根据网络层的特性来高效地利用网 络资源，特别是当Ad Hoc网络需要介入Internet等外部网 络时，尤其需要传输层协议的支持。具体功能包括寻址、 复用、流控、按序交付、重传控制、拥塞控制等。 目前Ad Hoc网络的传输层还是基于传统的有线网络中 的传输层协议，包括TCP和UDP以及适用于无线环境的其他 特定的传输层协议。
1.4 无线自组网的协议栈
Ad Hoc应用层
主要功能是提供面向用户的各种应用服务，包括具有 严格时延和丢失率限制的实时应用(紧急控制信息)、基于 RTP/RTCP(实时传输协议/实时传输控制协议)的自适应应 用(音频和视频)和没有任何服务质量保障的数据报业务。 Ad Hoc网络自身的特性使得其在承载相同的业务类型 时，需要比其他网络考虑更多的问题，克服更多的困难。
1.1 无线自组网的基本概念
无线自组网
无线自组网又被称为“Ad Hoc网络”，是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。 “Ad Hoc”，一词来源于拉丁语，其含义为“For the specific purpose only”，翻译为中文的意思是“专用的、自主的、特 定的”。 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网络的拓扑结构（分级结构）
在分级结构中，Ad Hoc网络被划分成多个簇。每个簇由一 个簇头和多个簇成员组成，簇头形成高一级的网络。分级结构 可以分成单频分级结构和多频分级结构。在单频分级结构中， 所有节点使用同一个频率通信。簇头和网关节点形成高一级的 网络，称为虚拟骨干网络。
1.3 无线自组网的体系结构
第一章 无线自组网概论
第一章 无线自组网概论
1.1 无线自组网的基本概念 1.2 无线自组网的特点和应用场合 1.3 无线自组网的体系结构 1.4 无线自组网的协议栈 1.5 无线自组网的关键技术
1.1 无线自组网的基本概念
集中式控制的通信系统
GSM
WLAN
需要预先架设的网络基础设施（infrastructure） 单跳的，网络拓扑结构相对固定 不能胜任一些特殊的应用场合