无线自组织网络关键技术与进展
无线宽带自组网的关键技术及应用
无线宽带自组网的关键技术及应用尹合林【摘要】作为未来专业通信领域未来的发展方向之一,无线自组网技术得到广泛关注.文章介绍了无线自组网技术的技术和应用优势,并对无线宽带自组网的相关关键技术进行了详细阐述.结合无线宽带自组网的应用优势,建议性地提出了其在公共安全和应急救援领域的应用方案.【期刊名称】《数字通信世界》【年(卷),期】2018(000)012【总页数】2页(P19-20)【关键词】无线自组网;宽带;专网通信;应急保障【作者】尹合林【作者单位】攀枝花市公安局,攀枝花 617000【正文语种】中文【中图分类】TN915.85;TN921 引言与传统蜂窝网络结构不同，无线自组网是一种节点对等的点对点通信网络，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行通信。
无线自组网部署方便简单，可以根据应用场景形成链型、星型以及混合型网络拓扑。
通过不同节点的中继传输，无线自组网可以实现多跳传输，从而实现更远距离的覆盖。
基于这些特点，无线自组网特别适合专网集群通信，在公共安全、应急救援和垂直行业等有着广泛的应用市场。
无线自组网最早起源于美国军方机构的先进战术通信系统（ATCS），相关技术于2000年初正式推向民用和商用，此后包括摩托罗拉、诺基亚在内的众多公司纷纷开发和推出自己的无线自组网产品。
早期的无线自组网技术主要应用在窄带无线网络中，特别是随着物联网和无线传感应用的推广，窄带自组网技术迅速发展。
物联网的主流标准，如Zigbee和蓝牙，都能够很好地支持自组网功能。
随着OFDM-MIMO宽带技术的成熟，特别是Wi-Fi和LTE技术的广泛商用，无线自组网技术也在向宽带化和IP化发展。
目前，国际组织IEEE和3GPP都已经开始着手制定无线宽带自组网相关标准，并发布了一些中间版本。
国内B-Tr unC标准组织也在2.0版本规范中增加了宽带集群终端直通模式的研究。
2 无线宽带自组网的优势相比传统的蜂窝网络结构，无线自组网具有如下主要优势。
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。
物联网通信技术第7章 自组织网络
单频分级结构
多频分级结构
7.2.3 自组织网络协议栈
1.物理层
物理信道成型 物理层同步 高吞吐量技术的采用与改造 安全性的提高
2.数据链路层
主要实现网络节点的寻址、流量控制、差错控 制、业务汇聚、QoS保障机制等。
一般把链路层分成MAC子层和逻辑链路子层 MAC子层治理和协调多个用户共享可用频谱资
7.3.3 功率控制
功率控制是指通过调整信号的发射功率，在保 证一定通信质量的前提下尽量降低信号发射功 率。
由于Ad hoc网络的特殊性，如果对它进行功率 控制，不但可以降低网络的能量消耗，还可以 减少对邻近节点的干扰，提高信道的空间复用 度，从而提高整个网络的容量。
理想的Ad hoc网络功率控制方 法需满足要求
源，需要解决MAC层同步、网络组织与治理、 多路复用与竞争解决、路由维护与邻居发现、 安全性等问题 逻辑链路层(LLC)实现流量控制、差错控制和业 务汇聚。
3.网络层
多跳路由协议
单播路由 组（广）播路由
邻居节点维护
4.传输层
传输层负责排序接收的数据并将其送交相应的 应用程序，检测分组的错误和重传分组
3种QoS模型
集成服务模型：可采用资源预留协议为每个流 预留端到端的网络资源
区分服务模型：将网络分为边缘和核心两部分， 前者主要负责业务的分类、标记等，后者主要 利用IP数据包头中的服务类型字段（ToS）， 把服务模型对资源预留协议的使用限制在用户 网络侧
集成区分服务模型：对集成服务和区分服务的 综合，融合了两者的特点，它既可以控制每流 服务的细粒度，又可以根据不同的业务类型提 供相应的服务，是一种更优化的服务模型
7.3 自组织网络的关键技术
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。
孙东来——adhoc 网络介绍
CH 172
CH 174
CH 176
CH 178
CH 180
CH 182
CH 184
5.855
5.865
5.875
Frequency (GHz)
5.885
5.895
5.905
5.915
5.925
车载自组织网络的路由协议 ☆
路由协议可以分为三种类型:
1.表驱动(table-driven)的路由协议或主动的路由协议;
车载自组织网络的协议 ☆
• DSRC/802.11p
– 802.11p 基于802.11a 物理层和 802.11 MAC 层
• 5.9Ghz附近7条10M的频段 • 一个控制信道和六个服务信道
Vehicle to vehicle Service channel Service channel Control channel Optionally combined service channels Intersection
无线自组织网络特点 ☆ • 独立快速部署 – 不需要任何预先网络基础设施 • 动态拓扑 – 节点移动/开机/关机 – 节点无线发送功率变化、无线信道干扰或者地形 等因素影响 • 自组织 – 无控制中心 – 节点故障不会影响到整个网络
无线自组织网络特点 ☆ • 多跳路由 – 接收端和发送端可使 用比两者直接通信小 得多的功率进行通信， 因此节省了能量消耗 – 通过中间节点参与分 组转发，能够有效降 低对无线传输设备的 设计难度和成本，同 时扩大了自组织网络 的覆盖范围
请各位老师同学 批评指正！ 谢谢！！
无线传感器网络概念简介 ☆
无线传感器网络（wireless sensor network, WSN） 就是由部署在检测区域内大量的传感器节点组成， 通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网 络系统，目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖 区域中感知的对象信息，并发送给观察者。
自适应无线网络设计
自适应无线网络设计随着移动互联网的发展，无线网络环境变得越来越复杂。
为了满足用户对高速、高质量、低延迟的需求，自适应无线网络设计成为了无线通信领域的研究热点之一。
本文将围绕自适应无线网络设计展开探讨，并将内容分为以下章节：1. 自适应无线网络的概念和原理2. 自适应无线网络设计的关键技术3. 自适应无线网络设计的应用与发展一、自适应无线网络的概念和原理自适应无线网络（Adaptive Wireless Networking）是指无线网络中的各种无线设备通过自主学习和适应环境的能力，不断调整自己的参数和策略，以达到实现高速率、低延迟、最优功耗等性能指标的目标。
在自适应无线网络中，节点之间通过维护彼此之间的连接状态来实现节点自组织和信息交换，以保持网络的稳定性和可靠性。
自适应无线网络的原理在于，通过采集周围环境的信息，如信道状态、干扰源、信噪比等，进行数据分析和处理，从而调整自身的参数，如传输功率、速率、路由路径等，以实现最优的数据传输效果。
在自适应无线网络中，每个节点都具有一定的智能化能力，能够根据网络环境的变化做出相应的决策，从而实现网络的优化和管理。
二、自适应无线网络设计的关键技术自适应无线网络设计的实现离不开以下几个关键技术：1. 自适应调制：即根据信道条件的变化调整调制方式和传输速率。
在自适应调制技术中，节点通过监测信道的信噪比和信道质量等信息，智能地选择调制方式和传输速率，以实现最优的数据传输质量。
2. 基于簇的路由：将网络中的节点分组成为一个个簇，每个簇内只有一个节点负责转发数据，其他节点则负责监测和收集周围环境的信息。
通过基于簇的路由技术，可以提高网络的传输性能和能源利用率。
3. 自适应功率控制：根据网络连接和传输质量的变化，智能调整节点的传输功率，以减少干扰，提高网络的传输质量和稳定性。
4. 多路径传输技术：利用多条不同的路径传输同一数据包，从而提高网络的可靠性和数据传输效率。
当某条路径出现信噪比较大或者发送时延较高等问题时，多路径传输技术可以自动切换到其他路径进行数据传输。
无线自组织网MAC协议的改进与优化的开题报告
无线自组织网MAC协议的改进与优化的开题报告一、选题背景随着无线通信技术不断发展，无线自组织网络（Wireless Ad Hoc Network，以下简称WANET）也随之兴起。
WANET是由一组互相通信的移动节点组成的网络，它们通过无线信道进行通信，相互之间没有固定的基础设施支持。
无线自组织网络的特点是具有自动组网、自主配置、可靠传输、即插即用等优点，因此在军事、紧急救援等领域得到了广泛应用。
在WANET中，MAC协议是一个重要的研究方向，它涉及到网络性能、传输速率、能耗等问题。
目前，WANET中主要采用的MAC协议有无线分簇协议（Wireless Cluster Protocol，以下简称WCP）、动态时间分配协议（Dynamic Time Allocation Protocol，以下简称DTAP）等。
但是，这些协议在实际应用中仍然存在一些问题，例如在低能耗、高可靠、高吞吐率等方面需要进一步改进和优化。
二、研究内容本研究将针对WANET中的MAC协议进行改进与优化。
首先，通过对现有MAC协议的分析，挖掘其中存在的问题和不足。
其次，设计一种新的MAC协议，从能耗、可靠性和吞吐率等方面进行优化。
最后，通过仿真实验验证新的MAC协议的性能和效果，与现有协议进行比较和分析。
三、预期结果本研究的预期结果包括：1. 基于剖析现有MAC协议，发现其中存在的问题和不足。
2. 设计一种新的MAC协议，能够在能耗、可靠性和吞吐率等方面进行优化，提高网络性能。
3. 通过仿真实验验证新的MAC协议的性能和效果，对比分析现有协议与新协议的优缺点。
四、研究方法本研究采用以下方法进行：1. 阅读相关文献，学习WANET和MAC协议的基础知识；2. 剖析现有MAC协议的问题和不足；3. 设计新的MAC协议，从能耗、可靠性和吞吐率等方面进行优化；4. 通过仿真实验验证新的MAC协议的性能和效果，对比分析现有协议与新协议的优缺点；5. 分析实验数据，得出结论，并撰写论文。
LTE自组织网络技术分析
Ｒ ： Ｒ 讨论确定的 Ｓ Ｎ相关的用例 中， ９在 ８ Ｏ 进一步 完成了Ｍ Ｏ Ｍ Ｂ Ｒ 个用例的标了进一步增强， 包括对 Ｌ Ｅ Ｔ
至今 ．Ｇ Ｐ主要对 Ｓ／２接 口自动建立 、自动邻区关系 ３Ｐ １ Ｘ （Ｎ ）ＰＩ Ａ Ｒ 、Ｃ 冲突检测 、 移动鲁棒性优化（Ｒ ）移动负荷 Ｍ Ｏ、
例及解决方案）完成了 Ａ Ｒ和Ｐ Ｉ ， Ｎ Ｃ 这两个用例的
标准化。
・
２ Ｓ ＯＮ标 准 状 况
Ｓ Ｎ标准化工作主要由 ３ Ｐ Ｏ Ｇ Ｐ和 Ｎ Ｍ Ｇ Ｎ推动 ，Ｇ Ｐ ３ Ｐ 从 Ｒ 、９ ８Ｒ 开始 Ｓ Ｎ标准化． Ｏ 并延续至 Ｒ ０Ｒ ｌ 从 ２０ 年 １、 ｌ。 ０ ８
专题： ｍ２ ０ 与ＬＥ融合网络的发展演进 ｃ ａ００ Ｔ ｄ
Ｌ Ｅ自组织 网络技术分析 Ｔ
吴 锦莲 。 杭 州 蒋
（ 国电信 股份 有 限公 司广 东研 究院 广 州 ５０ ３ ） 中 １ ６０
１ 引 言
相对于传统 ２ Ｃ移动通信系统 ，ＧＬＥ无线网络参数 ３ ／Ｔ 更为复杂 ， 同时异构网（ ｅ ｅ） Ｈ ｔ ｔ的引入使 ＬＥ无线接入网 Ｎ Ｔ 面临宏蜂窝、 微蜂窝、ｅ Ｂ 家庭基站） ＩＮ （ － Ｉ 等多种站型协同工 作的挑战。 采用传统的人工方法进行参数配置、 网络测量 和优化需要投入大量的人力物力。 降低网络建设和维护优 化的难度和复杂性是 Ｌ Ｅ发展的重要任务之一。 Ｏ Ｔ ＵＥ Ｓ Ｎ
“ 新一代宽带无线移 动通信 网”国家科 技重大专项基金 资助项
目 （ ｏ２ １ Ｚ ０ ０ ３０ ２０ ） Ｎ ．０Ｏ Ｘ ３ ｏ －０ —２
系统内、Ｔ ＬＥ与其他系统间负荷信息交互流程的增
强． 提高切换事件检测的完整性、 移动性参数调整 算法的准确性 ．增强涉及 Ｕ 、１Ｘ 接 口的改动。 ｕＳ 、２ 另外在 Ｒ ０中开始考虑 Ｍ Ｔ功能。 １ Ｄ
WiFi-Mesh无线自组网系统关键技术综述
2016年4月第27卷 第2期装 备 学 院 学 报J o u r n a l o fE q u i p m e n tA c a d e m y A pr i l 2016V o l .27 N o .2收稿日期 2015-12-08作者简介 刘作学(1962-),男,教授,主要研究方向为军事无线通信技术㊂l z x 626@s o h u .c o mW i F i -M e s h 无线自组网系统关键技术综述刘作学, 代健美(装备学院信息装备系,北京101416) 摘 要 W i F i -M e s h 无线自组网系统是基于802.11协议和无线路由协议实现的一类自组织网络系统的统称㊂按照分层的方法对系统的多天线技术㊁多载波调制技术㊁媒体接入控制机制和路由算法等关键技术进行了分析和讨论,对多天线条件下信道状态信息的获取技术㊁正交频分复用条件下的降低峰均比技术㊁载波侦听多址接入/冲突避免和时分多址的改进机制,以及混合无线M e s h 协议和最佳移动网络路由协议的研究现状㊁难点和未来改进方向进行了重点阐述,对可能用于W i F i -M e s h 无线自组网系统的新技术进行了展望㊂关 键 词 信道状态信息;峰均比;载波侦听多址接入/冲突避免;时分多址;路由协议中图分类号 T P 393.0文章编号 2095-3828(2016)02-0095-07文献标志码 AD O I 10.3783/j .i s s n .2095-3828.2016.02.021C o m p r e h e n s i v eS t u d y o nK e y T e c h n o l o gi e s o fW i F i -M e s hW i r e l e s sN e t w o r k L I UZ u o x u e , D A I J i a n m e i(D e p a r t m e n t o f I n f o r m a t i o nE q u i p m e n t ,E q u i p m e n tA c a d e m y ,B e i j i n g 101416,C h i n a )A b s t r a c t W i F i -M e s hw i r e l e s s n e t w o r k i s a c o l l e c t i v e n a m e f o r a t y p e o f a d -h o c n e t w o r k s y s t e m s b a s e do n 802.11p r o t o c o l a n dw i r e l e s s r o u t i n gp r o t o c o l .W i t h a l a y e r e d a p p r o a c h ,t h e p a p e rm a k e s a -n a l y s i sa n dd i s c u s s i o no nt h e m u l t i -a n t e n n a lt e c h n o l o g y ,m u l t i -c a r r i e rt e c h n o l o g y ,m e d i a -a c c e s s e d c o n t r o lm e c h a n i s m ,r o u t i n g a l g o r i t h ma n d s o m e o t h e r k e y t e c h n o l o g i e s f o r t h e s y s t e ma n d p u t s p r i o r i -t y o n t h e s t a t u s q u o ,c h a l l e n g e s a n d f u t u r e d e v e l o p m e n t d i r e c t i o n o n i n f o r m a t i o n a c q u i s i t i o n t e c h n o l o -g y o f c h a n n e l s t a t e i n f o r m a t i o n (C S I )i nm u l t i -a n t e n n a l c o n d i t i o n ,p e a k t o a v e r a g e p o w e r r a t i o r e d u c -i n g t e c h n i q u e i no r t h o g o n a l f r e q u e n c y d i v i s i o n m u l t i p l e x i n g (O F D M ),c a r r i e r s e n s em u l t i p l ea c c e s s /c o l l i s i o na v o i d a n c e ,i m p r o v e m e n tm e c h a n i s mo f t i m e d i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s s (T D MA ),h y b r i dw i r e -l e s sM e s h p r o t o c o l a n do p t i m i z e dm o b i l en e t w o r kr o u t i n gp r o t o c o l .I n t h e e n d ,t h e p a p e r s h o w s t h e o u t l o o ko f t h en e wt e c h n o l o g i e sw h i c hm a y b eu s e d f o rW i F i -M e s hw i r e l e s s a d -h o c n e t w o r ks y s t e m.K e yw o r d s c h a n n e l s t a t e i n f o r m a t i o n (C S I );p e a k t o a v e r a g e p o w e r r a t i o (P A P R );c a r r i e r s e n s e m u l t i p l e a c c e s s /c o l l i s i o na v o i d a n c e (C S MA /C A );t i m ed i v i s i o n m u l t i p l ea c c e s s (T D MA );r o u t i n gpr o t o c o l W i F i -M e s h 无线自组网系统,既具有a dh o c 网络自组织㊁自愈㊁自管理和多跳中继的特性,又具有W i F i 网络带宽高㊁接入简单㊁容易实现等特点,在飞行器组网㊁车联网㊁智慧城市构建㊁抢险救灾应急通信㊁战场战术分队组网等方面有着广阔的应用空间㊂目前,国内外已经研发了一些实用的W i F i -M e s h 产品(如美国s t r i x 公司系列产品),装备学院自主研发的 无线M e s h 自组网系统”已经在多个野战部队㊁试验基地,以及多次通信保障任务中使用,取得了良好的应用效果㊂随着信息技术的不断发展,以及无线自组网用户数和大容量高速业务的持续增加,人们对W i F i-M e s h自组网提出了更高的要求,如何使其具有更快的传输速度㊁更大的系统接入能力㊁更高的频谱效率以及更强的无线信道抗干扰能力,还需要进行大量㊁深入的研究㊂W i F i-M e s h无线自组网系统的关键技术主要包括遵循802.11标准的物理层(P h y s i c a lL a y-e r,P H Y)技术和媒体访问控制(M e d i a A c c e s s C o n t r o l,MA C)技术,以及网络路由技术等,本文将对上述三方面关键技术的研究现状及难点㊁改进方向和应用策略等进行分析和阐述,为W i F i-M e s h无线自组网系统的后续研究提供参考㊂1 物理层技术802.11的物理层技术经历了从单载波直接序列扩频(D i r e c tS e q u e n c e S p r e a d S p e c t r u m, D S S S)到正交频分复用(O r t h o g o n a lF r e q u e n c y D i v i s i o n M u l t i p l e x i n g,O F D M)㊁二进制相移键控(B i n a r y P h a s eS h i f tK e y i n g,B P S K)到高阶正交幅度调制(Q u a d r a t u r e A m p l i t u d e M o d u l a t i o n, Q AM)㊁单天线到多输入输出(M u l t i p l eI n p u t M u l t i p l eO u t p u t,M I MO)天线的发展过程,相比较调制效率已接近理论极限的调制技术,M I MO 多天线技术和O F D M技术还有很大的发展空间㊂1.1 M I M O多天线的C S I获取技术M I MO多天线技术是在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下,通过增加收发天线数提高系统容量的下一代移动通信核心技术㊂由于能有效提高系统的频谱利用率和功率效率, 802.11n和802.11a c标准相继完整引入了单用户M I MO通信技术和多用户M I MO(M u l t i-u s e r M I MO,MU-M I MO)通信技术㊂自M I MO提出以来,C S I的有效获取问题一直是M I MO研究的焦点和难点,也是制约M I MO使用性能的重要因素㊂802.11n和I E E E 802.11a c标准使用 基于接收端有限反馈”的方法获取信道状态信息,该方法与文献[1-3]相似,都是基于信号处理直接获取C S I信息的思路,其精度和准确度受输入参数和环境影响明显㊂在现有机制下,发送节点(如M e s h节点或M e s h接入点)并不能获知各用户信道是否有波动,即无法精确快速获取C S I信息,从而无法通过发送端的预编码来减小或者消除用户间的干扰,难以满足现实需要;文献[4]给出了另一种解决思路,通过利用信干比反馈和功率最优分配策略,间接获取C S I信息,也达到了提升系统性能的目的㊂尽管该算法仅考虑了传统无线局域网接入点(多天线)与客户端(单天线)的通信过程,但其思想完全可用于多天线M e s h节点间的通信㊂1.2 O F D M的抗P A P R技术O F D M是一种多载波调制技术,该技术利用快速傅里叶反变换(I n v e r s eF a s tF o u r i e rT r a n s-f o r m,I F F T)将一个宽的带宽分割成多个紧密相邻(甚至部分重合)㊁相互正交的子载波,有效提升了频谱利用效率;利用串并变换将高速的信息流变换成多路低速的数据流,有效提高了抗频率选择性衰落的能力㊂基于O F D M在频率利用率和抗干扰能力上的优势,802.11a/g/n/a c/a d等系列标准将O F D M作为必选的另一物理层关键技术㊂在802.11系统中,O F D M子载波的频率间隔设定为312.5k H z,子载波数根据带宽的不同从52个(802.11a/g)到484个(802.11a c)不等,其中数据子载波最高达468个,O F D M与M I MO 的结合,大幅度提升了数据传输速率㊂但是, O F D M普遍存在P A P R高的问题,较高的P A P R 容易引起器件的非线性失真,降低功放效率,从而造成频谱 外泄”和子载波间的干扰,造成O F D M 系统的误码性能下降,缩短电池的工作时间㊂降低P A P R的技术主要包括信号畸变类技术㊁概率类技术和混合类技术㊂1)信号畸变技术[5-6]㊂典型的有,文献[7]提出的 限幅+扩幅”组合方法,该方法通过设置适当的波峰和波谷阈值来改善P A P R性能,这类方法具有实现过程简单㊁降低P A P R效果明显的特点,但会产生带内畸变和带外扩展;文献[8]设计了一种联合抑制P A P R算法,该算法通过对信号进行编码来降低P A P R,不会产生限幅噪声,但计算复杂度非常高,编解码比较复杂,而且信息速率降低很快,只适用于子载波数比较少的情况㊂2)概率类技术㊂典型的有,利用A l a m o u t i 空频分组码(S p a c e-f r e q u e n c y B l o c k C o d e s, S F B C)固有的冗余性而提出的不需传输边信息的选择映射法(S e l e c t i v eM a p p i n g,S L M)方法[9],利用交织㊁时域备选技术的 半盲S L M方法”[10],多级寻优的改进部分传输序列法(P a r t i a lT r a n s m i t S e q u e n c e,P T S)方法[11],以及能够大幅度减少I F F T次数的 基于时域子块信号部分循环移位的部分传输序列算法”(M o d i f i e dP a r t i a lT r a n s-m i t S e q u e n c e,M P T S)[12]等方法,其思路是通过69装 备 学 院 学 报 2016年破坏子载波相位之间的相关性来降低高O F D M 信号幅值出现的概率,具有较好的降P A P R性能,改进算法相对于经典算法的计算量有所减少,但实现复杂度仍然较大㊂3)混合类技术是上述方法的联合,包括信号畸变类和概率类的联合㊁限幅类和编码类的联合,以及概率类与编码类的联合等[13],目前相关成果不多㊂2 M A C层技术802.11的MA C层基于C S MA/C A机制实现,这种机制在高负荷的网络中会产生大量的节点碰撞,导致不公平㊁不可预测和不稳定[14]问题,很多文献从改进C S MA/C A性能的角度进行了研究;但该协议不能从根本上解决冲突问题,而将T D MA机制引入802.11协议,可以达到保证信息数据的无冲突传输,并使系统适于室外长距离㊁多跳传输的目的㊂2.1 C S M A/C A机制的公平性改善技术1)竞争窗口调节法[15]㊂这种方法通过每次成功传输后禁止竞争窗口复位到最小值来提高吞吐量,但没有考虑短期的公平性,使某些节点由于经历连续的碰撞而被迫处于长时间的退避阶段,造成传输速率更低㊂2)竞争参数调整法[16]㊂这种方法通过估计竞争者(用户)的数量并调整竞争参数来提高吞吐量并兼顾公平性,但复杂度大幅提高,而且当出现信道错误时,会使估计结果的准确性大大降低㊂3)确定性退避法㊂这类方法通过将随机退避机制改为确定性退避来实现近似无碰撞传输,从而提高系统的吞吐量,文献[17-18]提出了一种具有碰撞避免增强功能的确定性退避方法(C S-MA/E C A);文献[19]在此基础上考虑了公平性问题,也考虑了多跳特性,但存在系统用户数不能超过确定性退避值的限制;文献[20]提出了迟滞确定性退避的方法,通过修改C S MA/E C A实现了系统容纳用户数的增加,结合公平分享(f a i r-s h a r e)策略,进一步保证了长期的公平性㊂目前,有些方法已经进行了软硬件实现,下一步有望被802.11标准协议接纳㊂但需要注意的是,上述方法主要考虑了C S MA/C A的退避机制和公平性问题,并没有突破C S MA/C A本身的限制,无法从根本上解决数据碰撞的问题,在大容量用户情况下提升吞吐量的能力有限㊂2.2 基于802.11的T D M A改进技术M o r a e s等[21]率先证明了T D MA用于802.11系统的可行性,R O S A L N e t[22]㊁公路链状网[23]㊁点对点长距离系统[24]等应用进一步证明,相比较C S MA/C A机制,基于T D MA的W i F i-M e s h无线自组网系统具有更好的延时㊁抖动和健壮性,传输距离更远,对移动性支持更好㊂T D-MA的实现难点是同步精度难以保证,D j u k i c 等[25]提出了基于软件的T D MA MA C协议(S o f t-T D MA C),该协议通过锁相环实现了节点的两两同步,然后通过建立基于最小跳数的全网同步树,实现了全网的紧同步,降低了全网的同步错误,提高了同步精度和分配效率,但可靠性不高;文献[26]讨论了L i T-MA C的原理和具体实现问题,该方法能够提高时间同步的可靠性,并兼顾了多信道㊁长距离传输等问题,但需要统一的集中管理器进行时间调度,抗干扰性不足㊂上述改进思路主要是对802.11协议进行修改以支持高同步精度T D MA,但仍存在互相无法兼容㊁系统灵活性低等问题,如果基于软件定义网络(S o f t-w a r e-D e f i n e dN e t w o r k i n g,S D N)思想,在不改变原有架构的基础上叠加一个统一的控制层来实现T D MA,再利用精准时间协议(P r e c i s eT i m eP r o-t o c o l,P T P)和一些新技术实现微秒量级的定时精度,将大幅提高系统的通用性,促进多网融合㊂2.3 C S M A/T D M A结合技术将C S MA和T D MA结合使用是另一种研究思路,这种方法是对实现复杂度和性能的折中考虑,比较适合节点数量不多的多跳网络㊂S a y a d i 等[27]提出了基于T D MA的单触发时隙预留(O n es h o tS l o tT D MA-b a s e d R e s e r v a t i o n,O S-T R)方案,该方案将时间帧分为2种子帧,一种是遵循C S MA/C A信道接入方案的C O N T R O L子帧,主要完成控制命令等数据量较少的短报文传输;另一种是按照固定调度的方式进行接入的D A T A子帧,主要完成业务数据的传输㊂这种方案既利用T D MA实现了固定时隙分配,又利用C S MA实现了全网节点时隙的动态按需分配,增加了系统带宽,比较适合多跳传输的应用场景,但该算法并没有考虑业务的服务质量(Q u a l i t y o f S e r v i c e,Q o S)问题㊂文献[28]也利用确定性退避的方法结合T D MA固定时隙调度思想提出了一种不间断无冲突MA C自适应算法,在无需考虑流量类型和终端数量的情况下能保证无碰撞的数据传输㊂79第2期 刘作学,等:W i F i-M e s h无线自组网系统关键技术综述3 网络路由技术网络路由技术是实现W i F i-M e s h无线自组网系统多跳㊁自组织特性的决定性技术,目前的路由协议主要有基于网络层设计的三层路由协议和基于链路层设计的二层路由协议2类㊂相比较三层路由协议,二层路由协议不需要在用户空间和内核空间频繁地进行数据读取㊁写入和交换,可极大地降低数据包处理开销,并实现对网络层的透明性,大大提高了协议的可扩展性[29]㊂其中最有代表性的二层路由协议是混合无线M e s h协议(H y b r i d W i r e l e s sM e s hP r o t o c o l,HWM P)[30]和最佳移动网络路由协议(B e t t e r A p p r o a c h T o M o b i l e A d-h o c N e t w o r k i n g A d v a n c e d,B A T-MA N-a d v)[31]路由协议㊂3.1 HWM P路由协议及其改进技术HWM P协议是802.11s工作组专门为W i F i-M e s h网络开发制定的综合路由协议,该协议结合了反应式路由协议和基于树状拓扑的先验式路由协议的优点,能较好地适应无线M e s h网络㊂当前的改进思路主要是通过增加不同的路由判据来实现性能的优化:基于预留的HWM P (R e s e r v a t i o n-b a s e d HWM P,R-HWM P)协议[32]通过在路由请求和转发包中引入R S p e c和T S p e c 字段,提高了端到端的服务质量(Q o S);HWM P-E T X路由协议[33]㊁Q-HWM P[34]和HWM P+协议[35]分别通过引入期望传输数量(E x p e c t e d T r a n s m i s s i o n c o u n t,E T X)㊁时延特性㊁链路质量和吞吐量等路由判据,降低了时延和丢包率;E l-t a h i r等[36]将链路消亡时间(L i n k E x p i r a t i o n T i m e,L E T)引入路由判据,利用L E T决定链路的稳定性,提高了移动性适应能力㊂此外,能量有效的HWM P(e n e r g y-e f f i c i e n t HWM P, e HWM P)协议[37]通过将节点剩余能量作为路由判据,提高了能量有效性㊂上述改进协议能够在一定程度上提高Q o S㊁时延㊁吞吐量㊁能量有效性等性能,但与传统的协议一样,它们都缺乏有效的拥塞控制策略,也没有充分考虑负载均衡的问题,当网络中有大量数据需传输时,将产生网络根节点流量过载的情况㊂3.2 B A T M A N-a d v路由协议及其改进技术B A T MA N-a d v协议是一种新的引入了综合人工智能(c o l l e c t i v e i n t e l l i g e n c e)思想的路由协议㊂基本思路是通过整个网络的所有节点共同维护网络拓扑信息,来达到更好地对抗由于网络波动而引起的边界效应并补偿不稳定性的目的,非常适用于传输质量不稳定的W i F i-M e s h网络[38]㊂国外很多学者对这种路由算法的实用性进行了测试[39-41],并与一些开源的路由协议进行了对比分析,证明该算法在丢包率㊁延迟㊁网络的吞吐量等方面具有很好的表现,与HWM P相比,具有更优的稳定性[42-43]㊂但这种路由协议还存在网络拓扑变化后,收敛速度慢的问题[44-45],可以从以下几个方面进行改进:1)探测包(O r i g i n a t o rM e s s a g e,O GM)发送间隔优化㊂协议默认设置的O GM发送间隔是1s,缩小发送间隔能够加快路径发现的时间,但是会降低2个终端的带宽㊂研究发现,当O GM 发送间隔设置为0.2s[46]时,能够取得收敛速度和带宽的平衡㊂2)滑动窗口机制优化㊂研究发现,当节点刚开始工作时,由于尚未收到任何本地邻居节点传来的O GM报文,本节点记录的最新序列号尚未完成赋值初始化工作,因此当收到O GM报文时,计算收到的O GM报文与节点记录的最新序列号的差值将产生超出窗口范围的错误,从而引发滑动窗口复位,进入保护周期,丢弃O GM报文,路由收敛速度降低㊂文献[47]在代码中增加了一个负责检查节点的本地邻居列表的开关,当本地邻居列表为空时,关闭窗口保护机制;当存在新的邻居时,再打开窗口保护,避免了源节点列表更新的延迟,提高了路由的收敛速度㊂3)链路传输质量(T r a n s m i tQ u a l i t y,T Q)计算方式优化㊂通过改进本地T Q㊁传输T Q和全局T Q的计算方法[48-49],可实现对路径变化的快速感知,从而达到快速切换㊁提升路由收敛速度的目的㊂此外,改进信号强度㊁改进消息处理机制也可以对路由收敛速度进行优化㊂4 W i F i-M e s h系统关键技术展望W i F i-M e s h系统性能的提升需要从物理层技术㊁MA C层技术和网络路由技术等多方面进行优化和改进㊂由上述分析可以看出:1)M I MO和O F D M技术将得到更快发展㊂除了解决C S I的有效获取问题,为了进一步提升M I MO性能,在有效解决因收发天线数量增加所带来的收发机波束矩阵计算复杂度问题,以及因天线数量和移动用户终端节点增加所带来的能量消耗问题的前提下[50-51],综合考虑更多天线带来89装 备 学 院 学 报 2016年的体积㊁重量增加问题,将贝尔实验室科学家M a-r z e t t a提出的大规模M I MO(M a s s i v e-M I MO)[52]技术引入系统具有很大的可行性㊂解决O F D M 的P A P R问题需要考虑应用环境特点:针对能量有效性要求高而数据带宽要求相对低的军事战术通信场合,利用信号畸变技术降低P A P R具有较大的可行性和合理性;随着处理器运算能力的大幅度提升,运用联合类算法将是降低P A P R㊁保证系统性能的可靠手段㊂2)C S MA和T D MA各有优势㊂在负载较小㊁传输距离较近㊁实时性要求不高的情况下,可通过优化C S MA满足W i F i-M e s h无线自组网系统的使用需求,并保证系统的通用性和可扩展性;在负载较多㊁传输距离较远㊁实时性要求高的场合,引入T D MA的性能优势更加明显,但要考虑实现的复杂度和同步精度问题;对于节点数不多的多跳网络,C S MA/T D MA的组合方式在一定程度上能够取得实现复杂度和系统性能的平衡㊂3)二层路由协议是未来系统应用的首选㊂从目前情况看,尽管HWM P是802.11s的标准路由协议,人们对其进行了广泛的研究,但其实际使用性能较弱㊁稳定性不高,距离实际部署及应用差距较大;而对于目前已发布2015.1r e l e a s e版的开源B A T MA N-a d v协议,得益于其轻量化㊁跨平台的设计思想和基于统计方法的路由查找策略,在对收敛速度进行根本性优化的前提下,其发展空间更加广阔,是非常值得关注的一种实用路由协议㊂5 结束语随着信息科技的不断进步,包括蜂窝通信系统㊁宽带无线接入系统在内的多种无线网络发展迅猛,上述关键技术性能的提高,将使基于802.11的W i F i-M e s h无线自组网系统继续得以长足发展㊂未来,通过引入新技术,还将使W i F i-M e s h 无线自组网系统性能得到更大程度的提高㊂如,引入协作通信技术,通过为系统提供 用户合作分集”[53]实现无线资源(信道容量优化和频谱共享)的高效管理;引入认知无线电技术,通过使系统快速识别和调整可用频率而大幅度提升频谱利用效率;引入内容缓存技术[54-55],通过动态缓存重要数据有效降低因链路异常中断,而导致消息丢失的概率;引入延时容忍网络(D e l a y T o l e r a n tN e t-w o r k,D T N)技术[56],通过某种存储感知路由协议对端到端的链路变化进行预估,也可实现波动链路状态下信息传输的鲁棒性㊂需要说明的是,安全性技术也是W i F i-M e s h 无线自组网系统的关键技术之一,限于篇幅和研究方向,本文对此并未涉及㊂参考文献 (R e f e r e n c e s)[1]S AMA R D Z I J A D,MA N D A Y AM N.P i l o ta s s i s t e de s t i m a-t i o no fM I MOf a d i n g c h a n n e l r e s p o n s ea n da c h i e v a b l ed a t a r a t e s[J].I E E E T r a n s a c t i o n so nS i g n a lP r o c e s s i n g,2003,51 (11):2882-2890.[2]MA R Z E T T A TL.B l a s t t r a i n i n g:e s t i m a t i n g c h a n n e l c h a r a c-t e r i s t i c s f o r h i g h-c a p a c i t y s p a c e-t i m ew i r e l e s s[C]//37t hA n-n u a l A l l e r t o n C o n f e r e n c eo n C o mm u n i c a t i o n,C o n t r o la n dC o m p u t i n g.M o n t i c e l l o:I E E E,1999:958-966.[3]B A L T E R S E EJ,F O C K G,M E Y R H.A c h i e v a b l e r a t e o fM I-MOc h a n n e l sw i t hd a t a-a i d e d c h a n n e l e s t i m a t i o na n d p e r f e c t i n t e r l e a v i n g[J].I E E EJ o u r n a l o nS e l e c t e dA r e a s i nC o mm u-n i c a t i o n,2001,19(12):2358-2368.[4]冀保嶂,宋康,黄永明,等.基于I E E E802.11a c的多用户M I MO传输方案的优化设计及其性能分析[J].通信学报. 2013,34(5):96-106.[5]R A HMA T A L L A H Y,MO H A N S.P e a k-t o-a v e r a g e p o w e r r a t i o r e d u c t i o ni n O F D M s y s t e m s:as u r v e y a n dt a x o n o m y [J].I E E E C o mm u n i c a t i o n sS u r v e y s&T u t o r i a l s,2013,15 (4):1567-1592.[6]Y A N GL,S O O K,L ISQ,e t a l.P A P Rr e d u c t i o nu s i n g l o wc o m p l e x i t y P T S t o c o n s t r u c to fO F D M s i g n a l sw i t h o u t s ide i nf o r m a t i o n[J].I E E E T r a n s a c t i o n so nB r o a d c a s t i n g,2011, 57(2):284-290.[7]J A B E R A Y,L A T I F FL A,A HMA D N,e t a l.J o i n t c l i p p i n ga n da m p l i f y i n g t e c h n i q u e sf o r P A P R r e d u c t i o ni n O F D M s y s t e m s[C]//1s tI n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n T e l e m a t i c s a n dF u t u r eG e n e r a t i o nN e t w o r k s(T A F G E N).K u a l aL u m-p u r:I E E E,2015:54-58.[8]车轩,胡铁森,张敏.一种O F D M系统P A P R抑制技术联合算法研究[J].无线电通信技术,2015,41(2):29-31.[9]N A E I N Y M F,MA R V A S T IF.S e l e c t e d m a p p i n g a l g o r i t h mf o rP A P Rr e d u c t i o no fs p a c e-f r e q u e n c y c o d e d O F D M s y s-t e m sw i t h o u t s i d e i n f o r m a t i o n[J].I E E ET r a n s o nV e h i c u l a r T e c h n o l og y,2011,60(3):1211-1216.[10]纪金伟,任光亮,张会宁.一种降低M I MO-O F D M系统P A-P R的半盲S L M方法[J].西安电子科技大学学报,2015,42(5):16-22.[11]李恩玉,杨士中,吴皓威,等.一种基于P T S技术降低O F D M系统峰均比的改进算法[J].电子与信息学报,2011, 33(10):2511-2515.[12]何向东,杨霖.O F D M系统中基于时域信号部分循环移位的低复杂度P T S算法[J].系统工程与电子技术,2015,37(9):2135-2140.[13]程思敏.基于编码和概率技术联合降低O F D M系统峰均比的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2013:33-43. [14]刘委婉.基于I E E E802.11p协议的退避算法研究[D].南99第2期 刘作学,等:W i F i-M e s h无线自组网系统关键技术综述京:南京邮电大学,2014:17-18.[15]WA N GC,L I B,L I L.An e wc o l l i s i o n r e s o l u t i o nm e c h a n i s mt o e n h a n c e t h e p e r f o r m a n c e o f I E E E802.11D C F[J].I E E E T r a n s a c t i o n s o n V e h i c u l a r T e c h n o l o g y,2004,53(4): 1235-1246.[16]T O L E D O A L,V E R C A U T E R E N T,WA N G X.A d a p t i v eo p t i m i z a t i o no f I E E E802.11D C Fb a s e do nB a y e s i a ne s t i-m a t i o no ft h en u m b e ro fc o m p e t i n g t e r m i n a l s[J].I E E E T r a n s a c t i o n s o nM o b i l eC o m p u t i n g,2006,5(9):1283-1296.[17]B A R C E L OJ,B E L L A L T A B,S F A I R O P O U L O U A,e t a l.C S MA w i t h e n h a n c e d c o l l i s i o n a v o i d a n c e:a p e r f o r m a n c e a s-s e s s m e n t[C]//I E E E V e h i c u l a r T e c h n o l o g y C o n f e r e n c e.B a r c e l o n a:I E E E,2009:1-5.[18]H E Y,Y U A N R,S U N J,e ta l.S e m i-r a n d o m b a c k o f f:t o-w a r d sr e s o u r c er e s e r v a t i o nf o rc h a n n e la c c e s si n w i r e l e s s L A N s[C]//17t hI E E EI n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo n N e t-w o r kP r o t o c o l.P r i n c e t o n:I E E E,2009:21-30.[19]HU IK,L IT,G U O D,e ta l.E x p l o i t i n gp e e r-t o-p e e rs t a t ee x c h a n g ef o r d i s t r i b u t e dm e d i u ma c c e s s c o n t r o l[C]//I E E EI n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u m o nI n f o r m a t i o n T h e o r y P r o c e e d-i n g s(I S I T).P e t e r s b u r g:I E E E,2011:2368-2372.[20]S A N A B R I A-R U S S O L,F A R I D IA,B E L L A L T A B,e t a l.F u t u r e e v o l u t i o no fC S MA p r o t o c o l s f o r t h e I E E E802.11s t a n d a r d[C]//I E E E I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o nC o mm u n i-c a t i o n s.B ud a pe s t:I E E E,2013:1274-1279.[21]MO R A E S R,V A S Q U E S F,P O R T U G A L P.A T D MA-b a s e dm ec h a n i s mt o e n f o r c e r e a l-t i m e b e h a v i o r i nW i F i n e t-w o r k s f a c t o r y c o mm u n i c a t i o ns y s t e m s[C]//I E E EI n t e r n a-t i o n a lW o r k s h o p o nF a c t o r y C o mm u n i c a t i o nS y s t e m s.D r e s-d e n:I E E E,2008:109-112.[22]R A K H E J A N,B H A T I A P.R O S A L N e t:as p e c t r u ma w a r eT D MA M e s hn e t w o r kf o r r u r a l i n t e r n e t c o n n e c t i v i t y c o m-m u n i c a t i o n s[C]//20t hN a t i o n a l C o n f e r e n c e o nC o mm u n i c a-t i o n s.K a n p u r:I E E E,2014:1-6.[23]S A F R O N O V R,B A K H T I N A.D e s i g n i n g r o a d s i d e M e s hn e t w o r kw i t h T D MA[C]//6t hI n t e r n a t i o n a lC o n g r e s so n U l t r a M o d e r n T e l e c o mm u n i c a t i o n sa n d C o n t r o lS y s t e m sa n d W o r k s h o p s(I C UM T).P e t e r sb u r g:I E E E,2014:131-135.[24]A HM E DSS,HU S S A I NI,A HM E D N.D r i v e r l e v e l i m p l e-m e n t a t i o no fT D MA MA Ci nl o n g d i s t a n c e W i F i[C]//I n-t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo n C o m p u t a t i o n a lI n t e l l i g e n c ea n d N e t w o r k s(C I N E).B h u b a n e s w a r:I E E E,2015:80-85.[25]D J U K I C P,MO H A P A T R A P.S o f t-T D MA C:as o f t w a r e-b a s e d802.11o v e r l a y T D MA MA C w i t h m ic r o s e c o n ds y n-c h r o n i z a t i o n[J].I E E E T r a n s a c t i o n s o n M o b i l eC o m p u t i n g,2012,11(3):478-491.[26]S E V A N IV,R AMA N B,J O S H IP.I m p l e m e n t a t i o n-b a s e de v a l u a t i o nof a f u l l-f l e dg e dm u l t ih o p T D MA-MA C f o rWi F iM e s hn e t w o r k s[J].I E E E T r a n s a c t i o n so n M o b i l eC o m p u-t i n g,2014,13(2):392-406.[27]S A Y A D IA,W E H B IB,L A O U I T IA.O n es h o ts l o tT D-MA-b a s e dr e s e r v a t i o n MA C p r o t o c o lf o r w i r e l e s sa d h o cn e t w o r k s[C].//I E E E73r d V e h i c u l a rT e c h n o l o g y C o n f e r-e n c e(V T CS p r i n g).Y o k o h a m a,I E E E,2011:1-5.[28]T U Y S U Z M F,MA N T A R H A.A nu n i n t e r r u p t e dc o l l i-s i o n-f r e e c h a n n e l a c c e s s s c h e m e o v e r I E E E802.11W L A N s[C]//I E E E W i r e l e s s C o mm u n i c a t i o n s a n d N e t w o r k i n gC o n f e r e n c e(W C N C).S h a n g h a i:I E E E,2013:386-391.[29]P O J D AJ,WO L F FA,S B E I T IM,e t a l.P e r f o r m a n c e a n a l y-s i s o fM e s hr o u t i n gp r o t o c o l s f o rU A Vs w a r m i n g a p p l i c a-t i o n s[C]//20118t hI n t e r n a t i o n a lS y m p o s i u m o n W i r e l e s sC o mm u n i c a t i o nS y s t e m s(I S W C S).A a c h e n:I E E E,2011:317-321.[30]L A N/MA N S t a n d a r d sC o mm i t t e eo f t h eI E E E C o m p u t e rS o c i e t y.I E E E802.11s(t m)/D2.0.d r a f t s t a n d a r d f o r i n f o r-m a t i o n t e c h n o l o g y-t e l e c o mm u n i c a t i o n s a n d i n f o r m a t i o ne x-c h a n g eb e t w e e ns y s t e m s-l o c a la nd me t r o p o l i t a na r e an e t-w o r k s-s p e c i f i cr e q u i r e m e n t s-p a r t11:w i r e1e s sL A N m e d i-u ma c c e s s c o n t r o l(MA C)a n d p h y s i c a l1a y e r(P H Y)s p e c i-f i c a t i o n s a m e n d m e n t:M e s hn e t w o r k s[Z].N e w Y o r k:T h ei n s t i t u t e o f E l e c t r i c a l a n dE l e c t r o n i c s E n g i n e e r s,I n c.,2008.[31]N E UMA N N A,A I C H E L E C,L I N D N E R M,e ta l.B e t t e ra p p r o a c h t om ob i l eA d-h oc n e t w o r k i n g[E B/O L].[2013-10-01].h t t p://d a t a t r a c k e r.i e t f.o r g/d o c/d r a f t w u n d e r l i c h-o p e n M e s h-m a n e t-r o u t i n g/.[32]K I M BC,C H O IH S,M I NS H,e t a l.R-HWM P:r e s e r v a-t i o n-b a s e d HWM Ps u p p o r t i n g e n d-t o-e n d Q o Si n w i r e l e s s M e s hN e t w o r k s[C]//2013I n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo n I n-f o r m a t i o n N e t w o r k i n g(I C O I N).B a ng k o k:I E E E,2013:385-390.[33]N A R A G U N DJG,B A N A K A R R M.A n a l y s i so fHWM P-E T Xr o u t i n g i n w i r e l e s s M e s hn e t w o r k sa d v a n c e dc o m p u-t i n g[C]//20132n d I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o nN e t w o r k i n ga n dS e c u r i t y(A D C O N S).M a n g a l o r e:I E E E,2013:208-213.[34]B E N-O T HMA N J,MO K D A D L,C H E I K H M O.Q-HWM P:i m p r o v i n g e n d-t o-e n dQ o S f o r802.11s b a s e dM e s h n e t w o r k s[C]//I E E E G l o b a lT e l e c o mm u n i c a t i o n sC o n f e r-e n c e(G L O B E C OM2010).M i a m i:I E E E,2010:1-6.[35]Y A N GL H,C HU N GS H.HWM P+:a n i m p r o v e dt r a f f i cl o a d s c h e m e f o rw i r e l e s s M e s hn e t w o r k s[C]//2012I E E E 14t hI n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo n H i g hP e r f o r m a n c eC o m-p u t i n g a n dC o mm u n i c a t i o n&2012I E E E9t h I n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo n E m b e d d e dS o f t w a r ea n dS y s t e m s(H P C C-I C E S S).L i v e r p o o l:I E E E,2012:722-727.[36]E L T A H I R A A,S A E E D R A,A L AW IM A.A ne n h a n c e dh y b r i d w i r e l e s s M e s h p r o t o c o l(E-HWM P)p r o t o c o lf o rm u l t i h o p v e h i c u l a r c o mm u n i c a t i o n s[C]//2013I n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c e o nC o m p u t i n g,E l e c t r i c a l a n dE l e c t r o n i c sE n g i-n e e r i n g(I C C E E E).K h a r t o u m:I E E E,2013:1-8. [37]M I N G A N N,Y A U KLA.A n e n e r g y-e f f i c i e n t h y b r i dw i r e-l e s sM e s hP r o t o c o l(HWM P)f o r I E E E802.11sM e s hn e t-w o r k s[C]//I E E EI n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o nC o n t r o l S y s-t e m,C o m p u t i n g a n d E n g i n e e r i n g(I C C S C E).M i n d e b:I E E E,2013:17-21.[38]刘作学,代健美,盛懿君,等.一种轻量化无线M e s h网络路001装 备 学 院 学 报 2016年由协议的设计与实现[J].装备学院学报.2014,25(2): 65-70.[39]B A R O L L IL,I K E D A M.P e r f o r m a n c ea n a l y s i so f O L S Ra n dB A T MA N p r o t o c o l s c o n s i d e r i n g l i n k q u a l i t yp a r a m e t e r[C]//P r o c e e d i n g s o f I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o nA d v a n c e dI n f o r m a t i o nN e t w o r k i n g a n dA p p l i c a t i o n s.B r a d f o r d:I E E E,2009:307-314.[40]C H I S S U N G OE,B L A K EE,L EH.I n v e s t i g a t i o n i n t oB A T-MA N-a d v p r o t o c o l p e r f o r m a n c e i na ni n d o o r M e s h p o t a t o t e s t b e d[C]//P r o c e e d i n g s o fC o n f e r e n c eo nI n t e l l i g e n tN e t-w o r k i n g a n dC o l l a b o r a t i v eS y s t e m s.F u k u o k a:I E E E,2011: 8-13.[41]A N A S N M,H A S H I M F K.P e r f o r m a n c ea n a l y s i so fo u t-d o o rw i re l e s s M e s hn e t w o r ku s i n g B.A.T.M.A.N.a d-v a n c e d[C]//16t hI E E E/A C I SI n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g,A r t i f i c i a lI n t e l l i g e n c e,N e t w o r k i n ga n dP a r a l l e l/D i s t r ib u t e dC o m p u t i n g(S N P D).T a k a m a t s u:I E E E,2015:1-4.[42]N X UMA L O S,N T L A T L A P A N.P e r f o r m a n c ee v a l u a t i o no f r o u t i n g m e t r i c s f o r c o mm u n i t y w i r e l e s s M e s hn e t w o r k s[C]//17t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n I n t e l l i g e n t S e n s o r s,S e n s o r sN e t w o r k sa n dI n f o r m a t i o nP r o c e s s i n g(I S S N I P).A d e l a i d e:I E E E,2011:556-561.[43]S E I T H E R D,K O N I G A,H O L L I C k M.R o u t i n gp e r f o r m-a n c eo fw i r e l e s s M e s hn e t w o r k s:a p r a c t i c a le v a l u a t i o no fB A T MA Na d v a n c e d[C]//I E E E36t hC o n f e r e n c eo nL o c a lC o m p u t e rN e t w o r k s.B o n n:I E E E,2011:897-904.[44]G A R R O P P O R G,G I O R D A N O S,T A V A N T IL.E x p e r i-m e n t a l e v a l u a t i o no f t w oo p e n s o u r c e s o l u t i o n s f o rw i r e l e s s M e s hr o u t i n g a tl a y e rt w o[C]//5t hI E E E I n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u m o n W i r e l e s s P e r v a s i v e C o m p u t i n g.M o d e n a:I E E E,2010:232-237.[45]V A D I M G,O L E G G,L E O N I D K,e ta l.A ne x p e r i m e n t a lc o m p a r i s o no fd y n a m i cr o u t i n g p r o t o c o l si n m o b i le n e t-w o r k s[C]//I E E E11t hI n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo nI n f o r-m a t i c s i nC o n t r o l,A u t o m a t i o n a n dR o b o t i c s(I C I N C O).V i-e n n a:I E E E,2014(2):775-782.[46]陈宇.基于B A TMA N-a d v的铁路干线无线M e s h网络切换机制研究[D].长沙:中南大学,2014:43-52. [47]申爽,李绍文,罗军.无线M e s h网络B.A.T.M.A.N.a d v路由协议的分析与优化[J].微计算机信息,2012(10): 327-329.[48]高健.基于无线M e s h网的B.A.T.M.A.N.路由协议的研究与优化[D].武汉:武汉理工大学2013:22-51.[49]张天宇.一种基于b a t m a n的M e s h网络路由协议改进方法[D].大连:大连理工大学,2014:23-34.[50]J I A N GZ,MO L I S C H AF,C A I R EG,e t a l.O n t h e a c h i e v a-b l e r a t e s o f F D Dm a s s i v eM I MOs y s t e m sw i t h s p a t i a lc h a n-n e l c o r r e l a t i o n[C]//2014I E E E/C I CI n t e r n a t i o n a lC o n f e r-e n c eo n C o mm u n i c a t i o n si n C h i n a(I C C C).S h e n z h e n:I E E E,2014:276-280.[51]K AMMO U N A,MÜL L E R A,B J R N S O N E,e ta l.L i n e a rp r e c o d i n g b a s e do n p o l y n o m i a l e x p a n s i o n:l a r g e-s c a l em u l t i-c e l lM I MOs y s t e m s[J].I E E EJ o u r n a l o nS e l e c t e dT o p i c s i nS i g n a l P r o c e s s i n g,2014,8(5):861-875.[52]B J O R N S O N E,K O U N T O U R I S M,D E B B A H M.M a s s i v eM I MOa n d s m a l l c e l l s:i m p r o v i n g e n e r g y e f f i c i e n c y b y o p t i-m a l s o f t-c e l l c o o r d i n a t i o n[C]//20t hI n t e r n a t i o n a lC o n f e r-e n c eo n T e l e c o mm u n i c a t i o n s(I C T).C a s a b l a n c a:I E E E,2013:1-5.[53]F E T TW E I SG,A L AMO U T IS.5G:p e r s o n a lm o b i l e i n t e r-n e t b e y o n dw h a t c e l l u l a rd i dt ot e l e p h o n y[J].I E E E C o m-m u n i c a t i o n M a g a z i n e,2014,52(2):140-145. [54]张国强,李杨,林涛,等.信息中心网络中的内置缓存技术研究[J],软件学报,2014,25(1):154-175.[55]C A R O F I G L I O G,MO R A B I T O G,MU S C A R I E L L O L,e ta l.F r o mc o n t e n td e l i v e r y t o d a y t o i n f o r m a t i o nc e n t r i cn e t-w o r k i n g[J].C o m p u t e r N e t w o r k s,2013,57(16): 3116-3127.[56]MA U R I C EJ,C H A D I M,F AWA Z F.D i s r u p t i o n-t o l e r a n tn e t w o r k i n g:a c o m p r e h e n s i v e s u r v e y o n r e c e n t d e v e l o p-m e n t s a n d p e r s i s t i n g c h a l l e n g e s[J].I E E E C o mm u n i c a t i o n s S u r v e y s&T u t o r i a l s,2012,14(2):2-15.(编辑:李江涛)101第2期 刘作学,等:W i F i-M e s h无线自组网系统关键技术综述。
面向5G无线通信系统的关键技术
I 互联网+通信— nternet Communication ------------------------------------面向5G 无线通信系统的关键技术_______________ □颜丽娟王军徐鹏解放军78090部队【摘要】如今，互联网倌息技术在我国得到了快速发展，推动了移动通信网络的发展，促进传统宏基站模式向多元化异构模式的转变’以实现各种通信资源的有效融合。
然而，在5G 通信系统发展阶段，由于通信数据流量不断增加，进而对信号抗干扰性能的要求越来 越高，而4G 通信技术已经无法满足其要求，这样一来面向5G 无线通信系统就得到了快速发展，本文将会对5G 无线通信技术的概 念和种类进行介绍，重点讲解了关键技术，以期更好的推动5(5无线通信系统的发展。
[关键词】5G 无线通信技术类型关键技术引言：近些年来，移动通信技术在我国发生了很大的改变，在 各个领域中均得到了广泛应用。
如今，随着各移动终端设备 的广泛发展和普及，大大提高了多媒体数据的传输量，为了 更好的满足未来发展要求，则需要在控制运行成本的同时， 加大对移动通信技术的更新与升级。
面向5G 无线通信技术 的问世，极大的满足了新时代发展需求，推动了相关产业的 更新换代，为经济社会的发展奠定了良好基础。
—、5G 无线通信技术概述1.1 5G 无线通信技术内涵这里所提及到的5G 无线通信技术一般是指第五代移动 通信技术，目前对其定义还不够明确，其主要是4G 通信的 延伸，而且网速将达到l 〇Gb /s ，是4G 网速的几百倍。
虽然 5G 无线通信技术得到了各国的高度重视，然而普及率还比 较低，且对其安全问题要给予重点研究。
1.2无线网络技术类型1. 自组织网络技术。
自组织网络技术是5G 无线通信技 术中比较常见的一类技术，早在3G 时代自组织网络技术的 概念就被提出，然而发展到5G 时代时，自组织网络技术仍 然是比较关键的一项技术。
无线Mesh网技术
WMN的DSR路由协议
DSR是一种对等的、基于拓扑的反应式自组 织路由协议。其特点是采用积极的缓存策略以 及从源路由中提取拓扑信息。 分为路由发现过程和路由维护过程。
路由发现过程
当源节点没有到达目的节点的路由时，广播一个路 由请求报文。 每个收到该报文的中间节点附加上自己的ID然后重 新广播（忽略重复请求和已经包含自身ID的报文）。 当路由请求到达目的节点（或者某个知道某条到达 目的节点的路由的中间节点）时，目的节点可以确 定一条到达目的节点的完整的源路由。 目的节点（或中间节点）将所得的源路由包含在路 由响应报文中，然后沿着反向路由发送回源节点 （或者附带在目的节点的路由请求报文中）。 源节点收到路由响应报文后，将源路由存入缓存， 并添加到每个数据报的头部。中间节点根据数据报 头中的源路由转发数据报。
无线Mesh网
无线分布式自适应网络
无线自组织（Ad hoc）网络
主要侧重于移动环境中。
无线Mesh网
是一种无线宽带接入网络。
是无线 Ad hoc网络的一种特殊形式，实现对某个区域的 物理现象的监测。
无线传感器网络
主要内容
1. 2. 3. 4. 5. 6.
无线Mesh网络的基本概念 无线Mesh网络的特点 无线Mesh网络与其他通信网络的区别 无线Mesh网络的标准 无线Mesh网络的关键技术 无线Mesh网络的应用前景
IEEE 802.20
是2002年12月成立的移动宽带无线接入工作 组，致力于在蜂窝体系下提供通用移动宽带 无线接入，在室内、室外支持Mesh网络模式。 其工作频率为3.5GHz以下，适用于运动速度 高于250km/h的用户。
自组织网络综述
自组织网络综述摘要:自组织网络（Ad Hoc）是一种新型、多跳、自组织的无线网络,借助于多跳转发技术来弥补无线设备的有限传输距离,网络节点能够动态地、随意地、频繁地进入和离开网络,从而拓宽网络的覆盖范围,为用户提供各种服务、传输各种业务。
文中介绍了自组织网络网络的发展历史、概念、主要特点、国内外的研究现状及自组织网络的应用,并指出了自组织网络管理面临的问题。
关键词:Ad Hoc;无线网络;自组织;多跳;动态1.前言随着人们对摆脱有线网络束缚、随时随地可以进行自由通信的渴望,近几年来无线网络通信得到了迅速的发展。
人们可以通过配有无线接口的便携计算机或个人数字助理来实现移动通信。
为了能够在没有固定基站的地方进行通信,一种新的网络技术——Ad Hoc网络技术应运而生。
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,同时它也为军事通信、灾难救助和临时通信提供了有效的解决方案。
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,甚至有不少人认为自组织网络的思想将会把所有我们能想到的网络组合在一起,从而实现世界通信网络的大统一。
2.自组织网络的概述自组网是由一组带有无线收发信装置的移动节点组成的一个无线移动通信网络，它不依赖于预设的基础设施而临时组建，网络中移动的节点利用自身的无线收发设备交换信息，当相互之间不再彼此的通信范围内时，可以借助其他中间节点中继来实现多条通信。
中间节点帮助其他节点中继时，先接受前一个节点发送的分组，然后再向下一个节点转发以实现中继，所以也称为分组无线网或多跳网。
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。
LTE基本原理及关键技术
LTE
NMTS
FDD
4G IMT-Advanced Likely
TACS TD-SCDMA R4 AMPS HSPA MC-HSPA MBMS
OFDMA
TDD
Based Technology
IS95
CDMA 2000
CDMA 2000 1X-ED-DO
EV-DO Rev. A
EV-DO Rev. B
UE 等级 下行最大比 下行空间复 上行最大比 上行是否支 特数/TTI 用最大层数 特数/TTI 持 64QAM
1
10296
1
5160
SGW 功能
• • • • • • • eNodeB间切换时作为本地锚定点 3GPP内不同接入技术之间的移动性锚点---终结在S4接口，在2G/3G系统和PGW间实现业务路由 E-UTRAN空闲模式下为下行数据提供缓存，并触发网络侧服务请求流程 合法侦听 数据包的路由与前转 IP包标记 计费
PDN GW 功能-----连接外部数据网的网关
X2接口支持的功能
• 支持连接态的UE在LTE系统内移动性管理功能
– 源eNodeB和目的eNodeB之间上下文的传输 – 源eNodeB和目的eNodeB之间用户面隧道控制功能 – 切换取消功能
• 负荷管理 • 小区间干扰协调
– 上行干扰负荷管理
• X2接口管理和错误处理功能 • 跟踪功能
UE
Gateway
全IP
网络结构扁平化 媒体面控制面分离 与传统网络互通
E-UTRAN和EPC的划分
无线接入网
核心网
eNodeB 功能
• 无线资源管理： （1）无线承载控制 ； （2）接纳控制； （3）连接移动性控制； （4）上下行链路的动态资源分配（即调度）等
无线传感器网络的关键技术
传感器网络关键技术无线传感器网络作为当今信息领域新研究热点，涉及多学科穿插研究领域，有非感常多关键技术有待发现和研究，下面仅列出局部关键技术。
1、网络拓扑控制对于无线自组织传感器网络而言，网络拓扑控制具有特别重要意义。
通过拓扑控制自动生成良好网络拓扑构造，能够提高路由协议和MAC协议效率，可为数据融合、时间同步和目标定位等很多方面奠定根底，有利于节省节点能量来延长网络生存期。
所以，拓扑控制是无线传感器网络研究核心技术之一。
传感器网络拓扑控制目前主要研究问题是在满足网络覆盖度和连通度前提下，通过功率控制和骨干网节点选择，剔除节点之间不必要无线通信链路，生成一个高效数据转发网络拓扑构造。
拓扑控制可以分为节点功率控制和层次型拓扑构造形成两个方面。
功率控制机制调节网络中每个节点发射功率，在满足网络连通度前提下，减少节点发送功率，均衡节点单跳可达邻居数目；已经提出了COMPOW等统一功率分配算法，LINT／LILT和LMN／LMA等基于节点度数算法，CBTC、LMST、RNG、DRNG和DLSS等基于邻近图近似算法。
层次型拓扑控制利用分簇机制，让一些节点作为簇头节点．由簇头节点形成一个处理并转发数据骨干网，其他非骨干网节点可以暂时关闭通信模块，进入休眠状态以节省能量；目前提出了TopDisc成簇算法，改良GAF虚拟地理网格分簇算法，以及LEACH和HEED等自组织成簇算法。
除了传统功率控制和层次型拓扑控制，人们也提出了启发式节点唤醒和休眠机制。
该机制能够使节点在没有事件发生时设置通信模块为睡眠状态，而在有事件发生时及时自动醒来并唤醒邻居节点，形成数据转发拓扑构造。
这种机制重点在于解决节点在睡眠状态和活动状态之间转换问题，不能够独立作为一种拓扑构造控制机制，因此需要与其他拓扑控制算法结合使用。
2．网络协议由于传感器节点计算能力、存储能力、通信能量以及携带能量都十分有限，每个节点只能获取局部网络拓扑信息，其上运行网络协议也不能太复杂。
无线网络技术的发展现状与关键技术ppt课件57页
国家科技进步二等奖 获信息产业部科技进步一、二、三等奖多次 中国高校科学技术一等奖 国防科学技术三等奖
22.10.2019
电子科技大学—通信与信息工程学院
2
报告主要内容
WLAN技术概述 WLAN关键技术 下一代WLAN 动态频谱共享网络 无线传感器技术
22.10.2019
电子科技大学—通信与信息工程学院
13
WLAN信道访问技术
关键技术
DCF—CSMA/CA
RTS/CTS: 消除“隐藏终端”潜在的竞争冲突
经典的冲突避免算法，具有不可撼动的地位
SIFS
发送方 RTS
Data
DIFS
SIFS: 短帧间间隔 DIFS：DCF帧间间隔
SIFS < DIFS
接收方
CTS
ACK
其它站点
NAV(RTS) NAV(CTS)
8
WLAN组网技术
AP接入(基础模式）
用户的无线接入 • 用户通过AP接入到网络 • 多个AP间的切换、漫游
关键技术
组网技术特性 • AP间的信道配置 • 用户的快速切换 • 用户安全认证
AP1
AP地址
三地址帧结构 源地址
(指定接入AP) 目的地址
数据
AP2
AP3
22.10.2019
电子科技大学—通信与信息工程学院
WLAN Router
扩展WLAN组网功能—IP Access • DHCP： 内网地址分配 • NAT： 出网地址转换 • IP Route：网际访问路由 • IP Auth： IP身份认证
22.10.2019
电子科技大学—通信与信息工程学院
11
《自组织移动网络》课件
自组织移动网络的 关键技术
无线通信技术
自组织网络：无 需人工干预，自 动形成网络
移动性：支持节 点在移动中保持 网络连接
路由协议：实现 节点间的数据传 输
安全机制：保障 网络通信的安全 性
网络拓扑控制
自组织移动网络 的关键技术之一
控制网络拓扑， 实现网络自组织
包括节点定位、 路由选择、数据 传输等
SOMN的应用领域包括：物联网、车联网、工业互联网、智慧城市等。
组成与结构
节点：自组织移动网络的基本组成单元，包括传感器节点、路由器节点 等 网络拓扑：自组织移动网络的拓扑结构，如平面拓扑、分层拓扑等
通信协议：自组织移动网络的通信协议，如ZigBee、Bluetooth等
网络管理：自组织移动网络的管理方式，如分布式管理、集中式管理等
网络安全保障
加密技术：确 保数据传输的
安全性
身份验证：确 保用户身份的 真实性和合法
性
访问控制：限 制用户访问网 络资源的权限
入侵检测：及 时发现并应对 网络攻击行为
自组织移动网络的 应用场景
应急通信
灾害发生时，自组织移动网络能够 快速恢复通信服务
在没有基础设施的情况下，提供通 信服务
添加标题
添加副标题
自组织移动网络
汇报人：
目录
PART One
添加目录标题
PART Three
自组织移动网络的 关键技术
PART Five
自组织移动网络的 性能优化
PART Two
自组织移动网络概 述
PART Four
自组织移动网络的 应用场景
PART Six
自组织移动网络的 挑战与展望
单击添加章节标题
ADHOC
无线自组织网络关键技术与进展(1)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。
LTELTE-advanced自组织网络的自优化理论和关键技术研究的开题报告
LTELTE-advanced自组织网络的自优化理论和关键技术研究的开题报告一. 研究背景和意义：随着LTE技术的快速发展，未来网络中自组织网络将逐渐成为主流网络架构，成为网络构建和部署的主流方法。
随着3GPP在连续多年的标准发布，LTE-Advanced技术将成为未来智能通信网络的重要碎片。
自组织网络在LTE-Advanced系统中具有重要的作用，可以提高网络的性能和效率，减小用户的通信成本。
因此，自组织网络的自优化理论和关键技术研究具有很高的应用价值和研究意义。
二. 研究内容和方法：本文旨在探讨LTE-Advanced自组织网络的自优化理论和关键技术，在理论方面主要研究优化算法、优化模型以及优化策略。
在关键技术方面主要研究调度、信号处理、负载均衡和功率控制等领域，以实现自组织网络的优化和自我调整。
同时，本文还将采用数据分析和仿真实验的方法，验证所提出的理论和方法的正确性和可行性。
三. 预期成果和创新点：本研究预期可完成以下方面成果：1. 对LTE-Advanced自组织网络的自优化理论和技术进行深入研究，并提出相应的优化算法、模型和策略。
2. 针对调度、信号处理、负载均衡和功率控制等关键技术领域进行系统研究，提出相应的优化方案。
3. 通过仿真实验验证所提出的理论和方案的有效性和可行性。
4. 在自组织网络领域取得一定的研究创新点和新成果，提高自组织网络性能和效率。
四. 研究进度安排：1. 第一年：调研、文献阅读、问题定位、研究设计。
2. 第二年：模型建立、算法研究、软件系统开发。
3. 第三年：仿真实验、结果分析、论文撰写和论文答辩。
五. 研究难点及解决方案：1. 自动调整参数，统一全域网络的效能。
2. 在自组织网络中，自动识别和消除干扰的方式，进行调度和资源分配。
3. 对于新的业务应用场景，需要自动调整网络结构和优化策略。
4. 解决自组织网络中控制信道接入挑战的问题。
六. 研究经费预算：本项目预计实验所需的经费为100万元，其中包括设备购置、差旅费、实验室维护费等。
自组织无线网络技术简介
Existing MANET protocols
discover routes Source routing on-demand (re-active) Variation of distant vector? 按需路由
MANET routing protocols Table driven
DSR AODV, ABR, TORA DSDV、CGSR
adhoc网络结构每个簇由一个簇头和多个簇成员组成使用多频的两级结构uavadhoc优点节点覆盖范围较小缺点流量管理节点数目多移动性强的环境下维持网络最新拓扑的控制开销大抗毁性好缺点closter头是瓶颈减少路由协议开销路由不一定最短adhocadhoc节点移动要发现新路由多跳通信adhoc由于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采用泛洪技术的链路状态协议造成额外的通信和控制开销常规路由协议周期性地路由更新消耗大量的网络带宽和节点能源无线终端功率的差异以及无线信道的干扰导致单向信道的存在adhoc网络三个不断变化的基本特征网络的使用模式adhoc利用地理信息进行路由选择ondemand反应式reactive路由dsraodvtabledriven先应式proactive路由这些cluster或者zone可组成较大的supercluster或者superzonecluster内所有节点都与clusterhead直接通信cluster内节点间的通信一般是两跳
移动ad hoc网络基础知识
WLAN
移动节点配备无线网网卡 移动节点通过接入点与固定网络连接 WLAN工作在链路层，对网络层透明 对网络层来说WLAN是一个单跳网络
的依 现赖 有于 网类 络似 基基 础站 设或 施接 。入 点
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
无线自组织网络关键技术与进展2007年8月6日 10:57 通信世界网评论(0) 阅读：次作者：韦云凯毛玉明吴凡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。
RTS/CTS/ACK机制的基本思想是在传输数据帧之前，A、B之间先用很短的握手帧RTS进行沟通，而其他所有无关节点收到RTS或CTS后，抑制自己的发送动作，避免冲突，从而为A、B间的数据帧传输提供一个短暂的“净空”。
正确收到的帧需要使用ACK来进行确认。
这种改进只能解决单信道无线自组织网络的部分问题。
假设一个网络具有n个任意分布的节点，每个节点的传输容量是W，那么每个节点可以达到的吞吐量将会是，即使对这些节点的位置进行优化，也仅能使得每个节点的吞吐量达到的水平[1]。
由此可以看出，无线自组织网络节点数量的增大，将会使节点的吞吐量快速降低，尤其是在节点任意分布的情况下。
1.2信道分配问题最初的无线自组织网络，由于技术和设备的限制，各节点都工作在一个信道上。
随着设备和相关协议的发展，多信道、甚至是多接口-多信道无线自组织网络已经在步入实用。
对于单信道无线自组织网络，其MAC协议需要考虑的是如何充分利用信道，避免冲突。
载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CA)机制是目前应用非常广泛的协议，节点通过物理信道侦听(CCA)与虚拟网络侦听(NAV)结合的方式进行载波侦听，采用基于长帧间隙、中帧间隙和短帧间隙等不同时隙的退避机制和冲突避免策略，竞争信道进行发送。
时分多址(TDMA)机制可以将信道按照时间片划分为多个时隙，节点按照静态或者动态分配方式占用其中的一个或者几个时隙。
但是对于无线自组织网络来说，静态分配方式不能适应节点的移动和拓扑的变化；而在一个分布式多跳系统内，进行动态分配也还有很多问题需要解决，目前的研究多是针对基于某些假设或者某种应用背景的无线自组织网络，还没有普遍适用的方法提出。
将CSMA/CA 和TDMA结合，提高信道分配效率，减少冲突也是一种值得研究的内容。
多信道无线自组织网络，则需要关注如何在节点间分配信道，以提高网络吞吐量，避免冲突，实现信道上的负载均衡。
目前较多的做法是，将信道分为控制信道和数据信道，节点在控制信道中协商数据交换采用的数据信道，然后在相应的数据信道上进行数据通信。
控制信道和数据信道的划分可能是时间上的，也可能是空间上的。
比如，一个信道在某个时刻可能用作控制信道，协商好数据信道后，切换到相应的数据信道进行通信。
也可能一个节点拥有几个接口，其中的一个接口固定工作在某个控制信道上，其他接口固定或者动态实用某个数据信道。
不管是哪种方式，都需要占用一定的资源用于信道协商。
这种占用是值得的，目前在多信道的理论分析结果说明，在合理设计的多信道条件下，不仅可以提高整体网络容量，还可以提高每个信道的实际吞吐量。
但是这些研究多是基于静态的。
开发一种基于拓扑结构的算法，对信道资源进行动态分配，也是一个值得研究的问题。
1.3单向链路问题单向链路问题是无线通信中一个普遍存在的问题。
如图3所示，A的信号覆盖范围包括B，而B由于功率、地形等因素，信号不能覆盖到A，则B可以收到A的信息，而A不能收到B的信息，这就构成了单向链路。
在单向链路情况下，RTS/CTS/ACK、控制信道协商等机制都不再有效。
在目前的标准与应用中，很多都没有使用、或者是没有涉及单向链路。
这对信道资源而言是一个很大的浪费。
如果能够通过链路层和物理层的协同控制，借助网络层的某些信息，控制A可以直接发送给B，而B可以通过适当的节点转发给A，则可以提高信道的利用率。
1.4广播无线自组织网络中的广播，对于信道利用率有很大的影响。
最基本的思路是：一个节点的广播被其所有邻居节点收到，所有的邻居节点再次转发这个广播。
但这种做法显然是行不通的，一个节点可能反复收到同一条广播，并多次转发。
即使采用某种机制辨别出是自己已经转发过的，而不再次转发，也已经对信道构成了浪费[2]。
比较行之有效的一种方法是，借鉴区域路由协议(ZRP)中的多点中继(MPR)思路，某节点A根据拓扑信息将邻居节点中的某些节点设为MPR节点，只有被设为MPR节点的，才转发A所发出的广播。
其他节点依次类推。
这种方式大大减少了广播转发的次数，减少了信道的无谓占用，提高了信道利用效率。
2 路由技术2.1无线自组织网络路由协议无线自组织网络环境下，节点间的无线链路及由此而形成的网络拓扑结构随节点的位置分布和移动、信道的变化等因素呈现出动态变化的特性。
无线网络的路由技术面临的困难远比有线网络的大的多，有线网络的路由技术完全无法直接移植到无线网络中来。
按照路由协议建立和维护方式的不同，可以将无线自组织网络路由协议分为3类：先应式路由协议、反应式路由协议、混合式路由协议，如图4所示。
先应式路由协议仿照有线网络的做法，在每个节点建立和维护包含到达其他节点的路由信息的路由表，源节点一旦要发送报文，可以立即获得到达目的节点的路由。
因此这种路由协议的时延较小，但路由协议在及时把握网络拓扑结构的变化、路由更新和维护等方面，占用无线信道通信资源的开销较大，在移动性高而负载轻的网络中性能较差。
反应式路由协议在需要发送数据时才查找路由，与先验式路由协议相比，反应式路由协议的开销较小，能够快速的适应网络拓扑变化，但是由于存在发现过程使数据报传送的时延较大，在网络负载很重的情况下，其性能较差。
混合式路由协议中在局部范围内使用先验式路由协议，维护准确的路由信息，并可缩小路由控制消息传播的范围，当目标节点较远时，通过查找发现路由，这样既减少路由协议的开销，也改善了时延特性。
2.2无线自组织网络组播路由协议根据参与组播路由的节点构成的网络拓扑结构，无线自组织网络组播路由协议可分为以下几类[3-4]：基于树的组播路由协议、基于网格的组播路由协议、混合的组播路由协议。
在有线网络中，通过采用组播分发树能有效地实现组播。
受此启发，早期的自组织网络最组播路由也是使用树结构。
基于树的组播路由协议一般包括两个过程：组播树形成和组播树维护。
在组播树形成过程中，节点启动加入组播树过程：节点广播发送查询分组查找组播树，组播树上的节点在收到查询分组后回复响应分组，当加入节点收到响应分组后就能通过回复节点加入组播树。
当加入节点收到多个回复报文时，根据一定策略选择一条最优路径。
组播树的维护是通过Hello机制来监控树型拓扑结构，即树根节点周期性发送Hello报文给子节点，若子节点在一定时间内未收到Hello报文，则认为树枝已经断开。
这时由子孙节点启动树链路修复过程。
典型协议有：利用递增序号的组播路由协议(AMRIS)、按需距离适量的组播路由协议(MAODV)、轻量的自适应组播路由协议(LAM)等。
基于网格的组播路由协议与组播树协议不同，数据分组以广播的方式在网络中传输。
网络中网格节点负责广播中继分组。
基于网格的组播路由协议一般包括两个过程：加入组播网格和维护组播网格。
典型的协议有：按需组播路由协议(ODMRP)、核心辅助的网格协议(CAMP)、前向转发组组播路由协议(FGMP)等。
混合组播路由协议设计出发点是：充分利用树结构和网格结构各自优点。
混合组播是在网格结构基础上构建组播树。
混合的组播路由协议一般包括建立网格和建立组播树两个过程。
在网格基础之上建立组播树的一般过程是：核心节点或源节点向邻居网格节点发送创建树链路控制报文；当网格节点收到非重复的创建树报文时，将该报文转发给其他邻居网格节点，同时，该节点加入组播树；当网格节点收到重复的创建树报文时；向发送该报文的节点回复剪枝报文以剪去该组播树链路。
典型的混合组播路由协议有Ad hoc 组播路由协议(AMRoute)和核心提取的分布式组播Ad hoc路由协议(MCEADR)。
2.3QoS路由自组网QoS路由的目标是满足QoS连接请求的一条或多条路由，同时提供足够的路由资源信息，为管理控制机制提供支持，完成全网资源的有效利用。
目前自组网的QoS路由问题还处在起步阶段。
无线自组织网络的QoS研究主要集中在QoS模型、具有资源预约功能的信令、QoS路由协议和QoS媒体接入协议以及接纳控制和调度等方面。
由于无线自组织网络具有无中心结构，拓扑动态变化，节点资源受限，无线节点间相互干扰等特性，使得自组织网络中的QoS路由设计面临新的挑战。
这主要体现在：拓扑结构的动态变化使节点间链路状态信息的获取和管理维护困难。
由于相邻节点间存在“隐蔽终端”、“暴露终端”、“侵入终端”等相互干扰，使得无线链路状态难以确定，例如带宽、时延、时延抖动等链路参数都很难及时获取和更新维护。
随时存在的单向信道的存在使得QoS路由协议设计困难，主要体现在:认知的单向性、路由的单向性和汇点不可达。