自组织网络和路由技术
AdHoc网络及路由技术简介
DSR路由协议介绍
• 路由请求 源节点向邻居节点广播路由请 求消息（RREQ）和源节点地址， 求消息（RREQ）和源节点地址，中 间节点接收到RREQ RREQ后 间节点接收到RREQ后，将自己的地 址附在路由记录（ 址附在路由记录（记录从源节点到 目的节点路由的中间节点） 目的节点路由的中间节点）中。
AdHoc路由协议
DSR路由协议介绍
• DSR路由协议 DSR路由协议
动态源路由协议(Dynamic DSR)是在移动自组网 动态源路由协议(Dynamic Source Routing, DSR)是在移动自组网 (MANET)中使用的一种路由协议 它工作在TCP/IP协议族的网际层。 中使用的一种路由协议。 TCP/IP协议族的网际层 (MANET)中使用的一种路由协议。它工作在TCP/IP协议族的网际层。 DSR是一个专门为多跳无线 是一个专门为多跳无线Ad Hoc网络设计的简单且高效的路由协议 网络设计的简单且高效的路由协议。 DSR是一个专门为多跳无线Ad Hoc网络设计的简单且高效的路由协议。所有 的路由都是由DSR路由协议动态地、自动地确定和维护， DSR路由协议动态地 的路由都是由DSR路由协议动态地、自动地确定和维护，它提供快速反应式 服务，以便帮助确保数据分组的成功交付， 服务，以便帮助确保数据分组的成功交付，即使在节点移动或者其他网络状 况变化的条件下也是如此。 况变化的条件下也是如此。 DSR路由协议有两个主要机制组成——路由寻找 路由协议有两个主要机制组成——路由寻找(Route Discovery） DSR路由协议有两个主要机制组成——路由寻找(Route Discovery）机制 和路由维护(RouteMaintenance)机制。路由寻找机制在源节点需要给目的节 和路由维护(RouteMaintenance)机制。 (RouteMaintenance)机制 点发送一个分组并且还不知道到达目的节点的路由的时候使用。 点发送一个分组并且还不知道到达目的节点的路由的时候使用。当源节点正 在使用一条到达目的节点的源路由的时候， 在使用一条到达目的节点的源路由的时候，源节点使用路由维护机制可以检 测出因为拓扑变化不能使用的路由， 测出因为拓扑变化不能使用的路由，当路由维护指出一条源路由已经中断而 不再起作用的时候，为了将随后的数据分组传输到目的节点， 不再起作用的时候，为了将随后的数据分组传输到目的节点，源节点能够尽 力使用一条偶然获知的到达目的节点的路由， 力使用一条偶然获知的到达目的节点的路由，或者重新调用路由寻找机制找 到一条新路由
实现Lora网络自组织与自愈的方法与技术
实现Lora网络自组织与自愈的方法与技术引言：随着物联网技术的快速发展，低功耗广域网（LPWAN）逐渐成为物联网物理层通信技术的热门选择之一。
Lora（Long Range，即长距离）是一种免费开源的LPWAN通信技术，具备远距离通信、低功耗、广覆盖等特点。
然而，Lora网络的自组织与自愈功能尚面临一些挑战，本文将探讨实现Lora网络自组织与自愈的方法与技术。
一、Lora网络自组织的方法与技术1. 节点自动连接实现Lora网络的自组织，首先需要节点能够自动连接。
节点通过扫描周围的网络环境，获取相邻节点的信息，建立邻居关系，并选择最佳的连接路径。
这可以通过节点增加扫描功能和邻居表，以及采用优化算法来实现。
通过自动连接，节点可以自适应地组成网络，并随着环境变化而调整网络拓扑结构。
2. 网络拓扑管理Lora网络自组织还需要有效地管理网络拓扑结构。
一个优秀的网络拓扑结构可以提高数据传输效率和网络容错性。
网络拓扑管理可以通过选举节点担任网关或区域主节点，以及节点之间的协调和调度来实现。
这需要节点之间的协议和合作，以确保整个网络的稳定性和可靠性。
3. 路由算法优化在Lora网络中，数据的传输需要通过多跳方式完成。
因此，路由算法的优化对于实现Lora网络的自组织至关重要。
传统的路由算法如Dijkstra算法适用于Lora网络，但也有一定的局限性。
近年来，基于人工智能的路由算法，如遗传算法、模糊逻辑等，逐渐应用于Lora网络中，优化数据传输路径，提高网络性能。
二、Lora网络自愈的方法与技术1. 节点失效检测与替换在Lora网络中，节点故障不可避免。
当节点失效时，网络自愈功能可以保证数据传输的连续性。
节点失效检测可以通过监测节点的状态和数据通信情况来实现，一旦发现节点失效，需要快速检测并替换。
替换节点可以通过自动节点连接功能找到相邻的可用节点来实现，确保数据的无缝传输。
2. 路由备份和冗余为了提高网络的可靠性和稳定性，Lora网络自愈功能还可以通过路由备份和冗余来实现。
新兴自组织无线网络技术(AdHoc无线网络)
和其它宽带网络的集成
3G/HSDPA/WiMAX Internet
方便的宽带无线接入方案
Internet
光纤骨干网
MESH Wi-Fi 接入网
有线或WiMAX
在城域中的运用
与其他移动通信技术的结合
移动现场办案
AP和终端都可移动 “网格化布警”
现场布控/紧急通信
宽带无线小区接入
校园/医院/大型企业宽带无线专网
MANET routing protocols
discover routes
Source routing
on-demand (re-active) Variation of
按需路由
distant vector?
DSR
AODV, ABR, TORA
Maintain updated routes (pro-active)
任意的网络拓扑。可独立工作，也可与Internet 或蜂窝无线网络连接。
一种新的组网技术，可以和其他许多平台结合使用！
Overview---自组织功能
Overview ---动态变化的网络拓扑
Overview ---自动最佳路由选择-1
Overview--自动最佳路由选择-2
有线回传 最佳路由 备选替换路由
Overview ---自动路由保护/恢复
Overview---无缝漫游
支持移动IP功能
有线回传 最佳路由 备选替换路由
Overview---方便扩展
关键技术问题
• MAC---碰撞/冲突避免、隐藏和暴露终端问题
• 网络自组织技术（自动组网，相邻发 现等）
• 自组织路由协议的设计和开发（自动 路由建立、维护和恢复等）
无线自组织网络的名词解释
无线自组织网络的名词解释无线自组织网络（Wireless Ad hoc Network）是一种无线通信技术，通过节点之间的自主连接和协作，构建网络拓扑结构，实现无中心化的网络传输。
相比传统的基础设施网络，无线自组织网络更加灵活、可扩展和自适应，适用于各种场景和应用，如灾难救援、军事作战、物联网等。
一、无线自组织网络的基本原理无线自组织网络基于无线通信技术，利用无线信号传输数据。
其核心思想是节点间相互协作，实现彼此之间的数据传输。
在无线自组织网络中，每个节点都是具有通信能力的设备，可以自主地选择与其它节点进行直接通信，也可以通过中间节点进行中继传输。
二、无线自组织网络的特点1. 无需基础设施：无线自组织网络不依赖于固定的基础设施，节点之间通过无线信号建立直接连接，实现网络通信。
2. 自适应性和自组织性：无线自组织网络中的节点具有自主决策和自动配置的能力，能够根据网络拓扑的变化自适应地调整通信方式，实现网络自组织和自恢复。
3. 灵活性和可扩展性：由于无线自组织网络的无中心化特点，节点可以随时加入和离开网络，网络的规模可以根据需求进行动态扩展。
4. 抗干扰和鲁棒性：无线自组织网络中的节点具有多路径传输的能力，当某些节点受到干扰或故障时，网络可以通过其他路径实现数据传输，保持网络的可靠性和稳定性。
三、无线自组织网络的应用领域1. 灾难救援：在灾难发生时，传统的通信设施可能受损或无法使用，无线自组织网络可以迅速建立起临时通信网络，协助救援人员进行沟通和救援工作。
2. 军事作战：无线自组织网络可以在战场环境中快速部署，提供实时的通信和情报传输，为作战指挥和决策提供支持。
3. 物联网：物联网是将各种物体通过互联网连接起来的网络，无线自组织网络可以作为物联网的基础组网技术，实现物体之间的数据传输和智能交互。
四、无线自组织网络的挑战和未来发展无线自组织网络在实际应用中面临一些挑战。
首先，网络拓扑的不稳定性和动态变化给网络的路由和流量控制带来了困难。
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。
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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
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。
mesh路由原理
mesh路由原理
Mesh路由是一种在无线网络中使用的路由技术，特别是在无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）和无线自组织网络（Wireless Ad Hoc Network）等领域。
Mesh路由的主要原理是使用多个节点（或设备）之间的多跳通信来实现数据的传输。
以下是Mesh路由的基本原理：
1. 多跳通信：Mesh路由允许数据通过多个中间节点（中继节点）进行多跳传输，而不是直接从源节点到达目标节点。
这样的多跳通信有助于扩展网络范围，提高覆盖范围。
2. 自组织性：Mesh网络中的节点通常能够自动发现彼此，并建立临时性的连接。
这种自组织性使得网络可以在没有任何预先配置的情况下建立，从而更适应动态和不可预测的环境。
3. 动态路由协议：Mesh网络通常使用动态路由协议来确定数据传输的路径。
这些协议能够根据网络拓扑、节点可用性和其他因素来选择最优的路由路径。
4. 鲁棒性和灵活性：Mesh路由网络具有较强的鲁棒性，因为即使某个节点失效，数据仍然可以通过其他路径传输。
此外，Mesh 路由网络对于拓扑变化（节点加入或离开网络）具有一定的灵活性。
5. 低功耗：对于一些无线传感器网络，Mesh路由的设计通常考虑到了功耗的问题。
因此，路由算法和通信协议通常被优化，以减少节点的能耗。
总体而言，Mesh路由在无线网络中提供了一种灵活、鲁棒、自组织的方式来进行数据通信，特别适用于那些要求动态部署、对拓扑变化敏感的应用场景。
无线自组织网络路由技术研究
在信道估计方案不变的条件下 ， 针对 Ｒ ｓ 不重合场 景 ， 可
第 ６期
● Ｓ Ｆ Ｄａ ｔ ａ
— ＿
谢奔 ： Ｌ Ｔ Ｅ同频干扰 环境 下 干扰抑 制检 测 算法的研 究
Ｌ ｅ ｎ ， 用于指示每 １ 个子帧中需要检测的总 ６ 结论
７ ７
的数据量
● Ｐ ＲＢ
＿
Ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ， 用于指示第 ｋ 个 Ｐ Ｂ是否被 Ｕ Ｅ占用
步骤 ６： ２× ２矩阵求逆 ， 可采用 简单矩 阵求逆实现 ； 步骤 ７ ： ４ ×４矩 阵 求 逆 ， 可 采用 ｃ ｈ ｏ ｌ ｅ ｓ ｋ ｙ分 解 或 者
ＭＤ Ｍ“ 分解计算 。
［ ３ ］ 谭正林 ， 邓校成． 单小区多用户下行 Ｏ Ｆ Ｄ Ｍ 系统资源分
配算法研究［ Ｊ ］ ．信 息技 术 ， ２ ０ １ ２ （ ７ ） ： ９ ２— ９ ５ ．
以采用 Ｉ Ｒ Ｃ（ Ｐ Ｒ Ｂ ） 所述 方案 ， 而针 对 Ｒ Ｓ重合 场景 ， 建 议信道 采用 Ｍ Ｌ Ｓ 、 信道均衡采用 Ｉ Ｒ ｃ （ 臌 Ｃ ） 方案获得最优的性能。 参考文献
该Ｐ Ｒ Ｂ对应 的 Ｒ， 这里是 以 Ｐ Ｒ Ｂ为单位计算 ；
步骤 ４ ： 单天线时 ， 计算 Ｒ； 步骤 ５： 发射分集 时 ， 计算 Ｒ； ’
Ｉ Ｒ Ｃ （ Ｈ ＆Ｇ ） 方 案以及 Ｉ Ｒ Ｃ （ Ｐ Ｒ Ｂ ） 方案给 出的算 法都能有 效抵御 同频 干扰 ， 其中 Ｉ Ｒ Ｃ （ Ｈ ＆ Ｇ ） 方 案最优 ， 但是 需要信 道 估计针对 Ｒ ｓ不重合场景进行 优化 ， 以提 高干扰 小 区信 道估
自组织网络的技术与发展趋势
自组织网络的技术与发展趋势随着现代信息技术的迅速发展和社会的普及，互联网已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。
然而，在高速发展的背后，互联网的问题也日益凸显出来。
比如，在自然灾害、政治敏感事件等特殊情况下，互联网的连通性常常出现故障，导致信息传输不畅。
如何在这些应急情况下，保证通讯的畅通和有效，成了目前互联网技术发展的一个重点。
在这种情况下，自组织网络技术应运而生。
自组织网络是什么？自组织网络（Self-organizing network，SON）指由一组自主、自治、互联互通的无线设备构成的网络，它不需要依赖于任何有线或无线基础设施，而是自我组织、自我控制、自我管理这种先进的网络结构，在技术上可以广泛应用于无线通信、自组网、传感器网络等领域。
传统的网络通信模式往往依赖于上层设备和联网的基础设施，而自组织网络是在缺乏传统网络基础设施的情况下，由大量的感知器和个人通信设备，组成一种自主、分散式的网络结构，实现信息的互联互通。
自组织网络的原理自组织网络的本质就是在网络中大量部署自组织节点，网络中的各个节点能进行相互合作，为网络中的其他节点提供最优的路由，以实现数据的互相传输。
通过这种方式，自组织网络构建了一个更加具有弹性和健壮性的网络环境。
自组织网络中的每个节点，都可以和其他节点建立直接的通信关系，设备间的直接通信可以避免中心控制的瓶颈，既减少了数据传输的延迟和复杂性，也提高了网络的整体效能。
此外，自组织网络对于节点的数量和位置不敏感，只要有足够多的节点和能够互相联系的通道，就可以建立一种动态的、高效的互联互通网络。
自组织网络的发展趋势在“互联网+”时代背景下，自组织网络逐渐成为了一种新型网络通信模式。
它有以下几个发展趋势：1. 自组织网络将普及到更多的领域中目前，自组织网络在军事、物联网等领域得到了广泛应用。
自组织网络不但可以实现资源共享，进行通信和传感，还可以进行智能控制、协同操作等多种操作。
未来，在智慧城市、智能家居、智能制造等方面也会有更多的应用。
Ad_Hoc网络路由技术浅析
Ad Hoc网络路由技术浅析作者：盛敏田野李建东未来移动通信网络除了以低成本达到高数据率外，还要求网络组网灵活，具有适应性和生存能力。
无线自组织网络(Ad hoc)[1-4]是一种没有预定的基础设施支撑的自组织可重构的多跳无线网络，可以作为蜂窝移动网络的有效加强。
因此，移动自组织网络将因其灵活性而在未来移动通信网络中扮演重要作用。
1 AdHoc网络路由协议Ad hoc网络中，由于通信半径的限制，网络节点之间是通过多跳数据转发机制进行数据交互的，需要路由协议完成分组转发决策。
与传统路由协议相比，Ad hoc路由协议的设计面临着网络拓扑动态变化、带宽受限、信道容量变化、移动终端有限的可用资源等新的问题和挑战。
早在1996年，因特网工程任务组(IETF)就成立了移动Ad hoc网络工作小组(MANET WG)，其核心任务就是研究无线自组织网络环境下基于IP协议的路由协议规范和接口设计。
IETF RFC2501详细给出了无线Ad hoc网络的应用场合、特征和性能要求。
目前，MANET WG已经公布了一系列的有关Ad hoc路由的草案，如动态源路由算法(DSR)、基于反向路径转发的拓扑分发协议(TBRPF)、优化链路状态路由算法(OLSR)、按需距离矢量路由算法(AODV)、临时按序路由算法(TORA)、区域路由算法(ZRP)；此外，研究还提出了许多Ad hoc路由协议，如目的序列距离矢量路由算法(DSDV)、无线路由协议(WRP)、陆标路由协议(LANMAR)、位置辅助路由(LAR)、鱼眼状态路由算法(FSR)。
这些路由协议根据所采用的基本路由机制的不同，可分为基于链路状态的路由协议、基于距离矢量的路由协议、源路由协议及反向链路协议；按照网络逻辑结构的不同，可分为平面结构的路由协议和分层结构的路由协议；按照路由发现策略的不同，可分为表驱动路由协议、按需路由协议以及混合路由协议。
2 大规模AdHoc网络中的路由技术Ad hoc网络规模性[5]的研究可以广义地定义为：研究当网络中有大量节点存在时，网络能否为分组提供可以接受的服务，它与网络大小、节点分布的密度、运行的环境(传播模型、地型环境等)及移动性相关。
通信中的自组织网络技术
通信中的自组织网络技术自组织网络技术是一种可以自发建立、自动维护和管理的网络技术。
本文将探讨自组织网络技术在通信中的应用，以及它所带来的优势和挑战。
一、什么是自组织网络技术自组织网络技术是一种基于分布式算法的网络技术，它可以自发地建立、管理和维护网络结构。
该技术可以应用于许多领域，如智能交通、环境监测、军事通信、灾难救援等。
自组织网络技术的核心思想是网络节点之间可以相互通信，根据某些算法进行协作，自动建立网络拓扑结构。
在自组织网络中，没有固定的中心节点，各节点能够通过路由算法来自动转发信息。
这种分布式的特点使得自组织网络具有高度的灵活性和鲁棒性。
二、自组织网络技术在通信中的应用自组织网络技术在通信中的应用领域非常广泛。
下面介绍几个比较常见的应用：1.军事通信在军事应用中，自组织网络技术可以实现军队之间的快速通信，如前沿战场上的数据通信和指挥控制。
由于军事行动临时性强，环境变化复杂多样，因此需要一种能够自适应变化的通信技术。
自组织网络技术就是一种非常适合这种应用场景的技术。
2.物联网物联网是指连接各种物品和设备的网络系统，自组织网络技术可以用于物联网的通信环节。
物联网中设备数量巨大，而且分散在不同地方，因此需要一种能够自动连接和管理的通信技术。
自组织网络技术可以通过自动建立网络拓扑结构，使得不同设备之间可以自由通信。
3.紧急救援在紧急救援领域，自组织网络技术可以提供一种基于临时建立的网络，以便实现救援人员之间的快速通信。
在地震、海啸等灾难事件中，通常会破坏或者中断现有的通信设施，自组织网络技术可以快速建立一种新的通信网络，以便救援人员之间的互相协作和信息交流。
三、自组织网络技术的优势和挑战自组织网络技术具有许多优势，例如：1.分布式的特点使得自组织网络具有高度的灵活性和鲁棒性，可以适应各种复杂的环境。
2.自组织网络可以自发建立、自动维护和管理网络结构，无需人为干预，降低了网络部署和维护的成本。
3.自组织网络可以应用于临时环境，例如遇到突发事件时，可以迅速建立一种临时通信网络，以便救援人员之间的互相通信。
无线自组织网络
无线自组织网络无线自组织网络（MANET）是指一类不需任何预先部署的基础设施支持，由移动设备通过无线链路自主组织而成的一个临时性网络。
在MANET中，参与网络的设备不受地理位置和网络服务商的限制，可以灵活地进行自主连接与拆除，形成任意拓扑结构。
这种无线网络可适用于军事作战、应急救援、智慧城市等应用场景。
传统的有线网络需要许多设备、电缆等基础设施，而且要先设计好网络的拓扑结构，才能正常工作。
这种网络的组建需要初始构建成本较高。
而随着无线网络技术的不断发展，人们通过技术手段实现基于无线电波的通信，不用电缆即可完成网络拓扑的形成，从而形成了无线自组织网络。
在MANET技术中，节点的移动性是一大难题。
因为节点可能随时在网络中移动位置或者离开网络，这就导致网络的拓扑结构随之变化但却不得不保持信息传输的稳定性和准确性。
此外，由于MANET是一类自组织的网络，它的节点可能会随时进入或退出网络，而这些节点的进退又往往会引发拓扑结构的变化，为数据传输带来不小的挑战。
为了应对这些问题，MANET在基于节点距离的路由协议、建立抗干扰稳定性多径编码方案和多目标优化信道分配方案上进行了不断的研究和优化。
同时，节点的位置信息和拓扑信息的维护和管理也成了MANET研究的热点。
在节点移动性大的情况下，MANET需要使用一些特殊的路由协议来解决节点接入、移动、离开等问题。
目前针对MANET的路由协议有很多种，其中比较常见的有 AODV、DSDV、OLSR、DSR 等协议。
由于MANET中节点数量较大，而且不同节点之间的距离关系动态变化，所以其网络质量必然大大低于传统有线网络。
在MANET中，无线网络带宽及调制方式的限制带来了大量的干扰和噪声，而且通信距离也受到限制，这些都是导致网络性能低下的主要原因。
为此，可以通过多径通信技术、组网技术和多目标优化信道分配方案等技术手段解决这些问题。
在维护节点位置信息和拓扑信息的过程中，MANET也需要用到一些特殊技术。
无线传感器网络中的自组织和自配置技术
无线传感器网络中的自组织和自配置技术无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量分布在空间中的无线传感器节点组成的网络，用于收集、处理和传输环境信息。
WSN的自组织和自配置技术是保证网络正常运行和提高性能的关键因素。
一、无线传感器网络的自组织技术自组织技术是指无线传感器网络中节点之间通过相互协作和交互来实现网络的组织和管理的技术。
在WSN中，节点通常分为两类：传感器节点和基站节点。
传感器节点负责采集环境信息并传输给基站节点，基站节点负责接收和处理传感器节点传输的数据。
一种常见的自组织技术是分簇（Clustering）。
分簇技术将节点划分为不同的簇，每个簇有一个簇头节点负责与基站节点通信。
通过簇头节点的协调和管理，可以减少节点之间的通信量，提高网络的能量效率和生命周期。
此外，分簇技术还可以提供更好的网络容错性，当某个节点失效时，其他节点可以自动调整组织结构，确保网络的正常运行。
另一种自组织技术是路由（Routing）。
路由技术是指节点之间选择合适的路径进行数据传输的过程。
在WSN中，节点之间的通信可能受到环境的限制，例如信号衰减、障碍物等。
通过路由技术，节点可以根据网络拓扑和环境条件选择最佳路径，减少能量消耗和传输延迟。
二、无线传感器网络的自配置技术自配置技术是指无线传感器网络中节点根据环境和任务需求自动调整配置参数的技术。
在WSN中，节点的配置参数包括传输功率、传输速率、工作频率等，这些参数的合理配置可以提高网络的性能和能量效率。
一种常见的自配置技术是能量管理。
能量管理技术通过优化节点的能量消耗，延长网络的生命周期。
例如，节点可以根据任务需求自动调整传输功率，减少能量消耗。
另外，节点还可以通过休眠和唤醒机制，灵活控制节点的工作状态，避免能量的浪费。
另一种自配置技术是拓扑控制。
拓扑控制技术通过调整节点之间的连接关系，优化网络的拓扑结构。
例如，节点可以根据环境变化自动选择邻居节点，建立稳定的连接。
无人机集群自组织网络路由协议研究及优化
无人机集群自组织网络路由协议研究及优化无人机集群自组织网络路由协议研究及优化摘要：无人机集群自组织网络（UAVCN）是一种通过无人机的互联网络来实现信息传输和协作的重要技术。
为了实现高效、可靠的通信，无人机集群需要一种有效的网络路由协议。
本文对无人机集群自组织网络路由协议进行了研究，并提出了一种优化方案，以提高网络的传输效率和稳定性。
一、引言随着无人机技术的快速发展，无人机集群已被广泛应用于军事、救灾、物流等领域。
无人机集群自组织网络通过建立无人机间的通信链路来实现信息的传输和共享，是实现无人机集群协同工作的基础。
然而，无人机集群网络路由协议的设计和优化是一个重要而具有挑战性的问题。
二、无人机集群网络路由协议1. 网络拓扑发现与维护无人机集群网络的拓扑是动态变化的，无人机在飞行过程中可能会进入或离开网络，因此网络拓扑的发现和维护是无人机集群自组织网络的首要任务。
现有的网络路由协议中，无人机集群通常采用基于邻居发现的方法，通过交换邻居信息来建立和更新网络拓扑。
2. 路由算法设计无人机集群网络路由协议的设计需要考虑网络效率、传输延迟和路由稳定性。
传统的无人机路由算法常采用AODV（Ad hoc On-demand Distance Vector）和DSDV（Destination-Sequenced Distance Vector）等路由协议。
然而，针对无人机集群网络的特点，需要设计适用于无人机动态变化拓扑和高速移动的路由算法。
三、无人机集群网络路由协议的优化1. 路由表更新机制的优化由于无人机集群网络的拓扑是动态变化的，路由表的更新机制对网络的性能有着重要影响。
传统路由表更新机制需要频繁地广播更新信息，造成了大量的通信开销。
为了减少通信开销，可以采用基于邻域变化的路由表更新策略，当邻域发生变化时才进行路由表的更新。
2. 路由选择策略的改进传统路由选择策略通常根据跳数或跳数和路径质量来选择最佳路由。
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
无人机自组织网络中的路由技术研究
刘立李玮
（重庆市南岸区公安分局 重庆南岸 400060）
摘 要 针对无人机自组织网络中的路由技术进行研究， 通过分析得出无人机自组织网络具有节点移动性强，网络节点 密度低，而拓扑变化频繁的特点。在此基础上对该类网络中现 有的路由技术进行了分类分析，通过分析得到了现在的路由技 术还存在一定的不足，从而指出了无人机自组织网络路由需要 继续研究的问题和发展方向。
[3]MAZA I,CABALLERO F,CAPITAN J,et al.Experimental results in multi-UAV coordination for disaster management and civil security applicaห้องสมุดไป่ตู้ions[J].Journal of Intelligent and Robotics Systems,2011,61(1-4):563-585.
1）不能自适应地调整以追踪网络拓扑变化。目前相当一 部分研究仅仅把无人机飞行速度作为优化的主要因素，因此导 致算法对于实际中情况模拟较差，因此无法实现自适应地最终 网络拓扑结构的变化。
2）小型无人机能耗问题。由于除了小型无人机和微型无 人机外，无人机大部分可以采用自身的电源供电，因此该类应 用缺乏对算法的功耗进行量化，目前针对电池供电的小型无人 机，降低能耗的路由算法还缺乏相关研究。
作者简介： 刘立（1967—），男，重庆人，大学本科，正高级工程师，研究 方向为电子工程和无线信息技术。 李玮（1984—），男，重庆人，大学本科，工程师，研究方向为 网络设计。
B.Russell等将机器学习应用到路由技术中，提出了一种 基于机器学习的无线自适应路由算法Warp-5。该算法作为一种 跨层优化算法，机器学习主要用于选择链路层的传输率，估计 单播失败概率、学习数据包的到达率以及分享学习到信息和噪 声响应。在文献[4]中基于机器学习的自适应路由算法被提出， 用以解决UWSN（Under Water Sensor Network）中能耗和网络 生存时间问题。但是目前还没有深度应用到FANET中解决路由的 研究问题。深度学习作为机器学习的分支，通过增加输入层和 输出层的之间的隐层的数目。这类路由算法中节点能够根据环 境变化而自适应的调整。 3 当前存在的主要问题
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自组织网络及其路由技术一、背景及概念1.发展历史无线通信网一般都是有中心的，要基于预设的网络基础架构才能运行。
例如，蜂窝移动通信系统要有基站的支持；无线局域网一般也工作在有接入点（AP）和有线骨干网的模式下。
但对于有些特殊场合来说，有中心的移动网络并不能胜任。
比如，战场上部队快速展开和推进，地震或水灾后的营救等。
这些场合的通信不能依赖于任何预设的网络设施，而需要一种能够临时快速自动组网的移动网络。
无线自组织网络即可以满足这样的应用。
自组织网络技术的研究始于 20 世纪 70 年代。
美国 DARPA 出于军事需要，开始研究分组无线网（PRNET）在战场环境下数据通信中的应用。
项目完成之后，DAPRA 又在 1993 年启动了高残存性自适应网络项目。
研究如何将 PRNET的成果加以扩展，以支持更大规模的网络，还要开发能够适应战场快速变化环境下的自适应网络协议。
1994 年， DARPA 又启动了全球移动信息系统项目。
在分组无线网已有成果的基础上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，并一直持续至今。
1991 年成立的 IEEE 802.11 标准委员会采用了“无线自组织网络”一词描述这种特殊的对等式无线移动网络。
美国《福布斯》杂志报道了加州大学洛杉矶分校的无线传感器网络的研究项目，指出通过无线传感器网络，我们将实实在在地掌握这个物理世界。
2003年美国《商业周刊》将无线传感器网络列为21世纪改变世界的10大技术之一。
美国《技术评论》杂志评出对世界产生深远影响的十大新兴技术，无线传感器网络排名第一。
另外，像 IEEE((ComPuter》等众多杂志也都发表了一些关于无限传感器网络的论文。
我国也非常重视无线传感器网络的研究，中国国家自然科学基金委员会在2003年已经开始对无线传感器网络的研究进行了资助，并于2004年将其列为重点项目。
2005年我国开始传感网络标准化研究工作。
2006年，国家973计划，国家863高技术计划等国家和省部级科技发展“十一五”规划也设专项资助该领域的理论、方法和关键技术研究。
同年，我国政府将发展无线传感器网络列入未来15年的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006一2020年)》。
2008年9月启动的国家16个重大专项中03专项设立7个方向，无线传感器网络为第6个一“短距离无线互联与传感器网络研发”。
未来科学家预言无线传感器将引发新的信息革命，一些专家将传感器网络、塑料电子学和仿生人体器官并称为全球未来的三大高科技产业，它们将掀起新的产业浪潮。
这些都预示着未来到处是以电池为能源的无线传感器网络，这些传感器可监控环境、机器甚至人类自己。
在自组织网络中，节点具有报文转发能力，节点间的通信可能要经过多个中间节点的转发，即经过多跳，这是自组织网络与其它移动网络的最根本区别。
节点通过分层的网络协议和分布式算法相互协调，实现了网络的自动组织和运行。
2.自组织网络特点无线自组织网络具有无中心和自组织性。
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。
由于网络的分布式特征、节点的冗余性和不存在单点故障点，使得网络的健壮性和抗毁性很好。
所以与传统网络相比，无线自组织网络有以下特性：1.自动配置：自动配置是无线自组织网络的一个特征，节点必须检测其它节点以及它们可以提供的服务。
由于网络动态变化，自动配置过程需要确保网络能够正常工作，这涉及到连接 Internet 的网关节点的更换，簇头的更新等。
在网络形成阶段，节点可以就网络拓扑进行协商（星形、环形、点到点、点到多点、平面和分级），这依赖于网络的类型、底层的无线技术和应用的需求。
2 .多跳性:由于节点发射功率的限制，其通信围有限。
当它要与其通信围之外的节点进行通信时，需要中间节点的转发。
另外， Adhoc网络中的多跳是由普通节点协作完成的，而不需要专用的路由设备(如路由器)来完成。
3.无中心和自组织性 :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自组成网，无需人工干预和任何其它预置的网络设施。
由于网络的分布式特征、节点的冗余性和不存在单点故障点，使得网络的健壮性和抗毁性很好。
4.动态拓扑 :网络中，移动终端能够以较随意的速度和方式移动，并可以随时关闭电台，加上无线发送装置的天线类型多种多样、发送功率的变化、无线信道间的互相干扰、地形和天气等综合因素的影响，移动终端间通过无线信道形成的网络拓扑可能随时发生变化，而且变化的方式和趋势都难以预测。
5.带宽的限制 :自组织网络采用无线传输技术作为底层通信手段，由于无线信道本身的物理特性，它所能提供的网络带宽相对有线信道要低得多。
此外，同时无线自组织网络受限于无线传输带宽，由于采用无线传输技术作为底层通信手段，它所能提供的网络带宽相对有线信道要低得多。
此外考虑到竞争共享无线信道产生的冲突、信号衰减、噪音和信道之间干扰等多种因素，移动终端得到的实际带宽远远小于理论上的最大带宽。
6.移动终端的局限性 :自组织网络中的移动终端具有携带方便、轻便灵巧等好处，但是也存在固有缺陷，例如能量有限、存较小、CPU性能较低等，从而给应用程序设计开发带来一定的难度，同时屏幕等外设较小，不利于开展功能较复杂的业务。
7.存在单向信道 :自组织网络采用无线信道通信，由于地形环境或发射功率等因素影响，一对节点之间可能产生单向信道。
8.安全性较差 :自组织网络是一种特殊的无线移动网络，由于采用无线信道、无中心、分布式控制和临时组织等技术，它更加容易受到被动窃听、主动入侵、拒绝服务、剥夺“睡眠”等网络攻击。
信道加密、抗干扰、用户认证和其它安全措施都需要特别考虑。
3.Ad-hoc网络AdHoc网络是目前讨论的最多的自组织网技术。
这种网络不需要固定的基站设备和路由器，应此不依赖于蜂窝移动通信网络。
网络中的节点可在一定区域随意移动并能于网络中的任意站点相互通信。
每一个节点都能实现路由器的功能而在网络中搜寻、维护到另一节点的路由。
自组织网可用在事故的突发现场以及人们希望能迅速共享信息的会议、办公室等场所。
AdHoc网络根据站点间的逻辑关系可以分为两种网络结构:平面网络结构、分级网络结构。
如图1-1所示，左边的自组织网络是一个平面结构的网络，而右边的则是一个二级结构的自组织网络。
平面结构中，所有节点地位平等，也被称为是对等式结构。
与之相对的分级结构中，网络被划分为多个簇(cluster)，每个簇由一个簇首(cluster一header)和多个簇成员(cluster一member)组成。
这些簇首在逻辑上组成了一个高一级的网络，而在这个高一级的网络中又可以分簇，形成更高一级的网络，直至最高级。
任意两个不在一个簇之的簇成员之间的通信都要通过各自的簇首来中转。
图1.1 平面结构VS分级结构平面结构的自组织网络结构简单，由于站点间是对等一的逻辑关系无需任何的结构维护过程。
源节点和目的节点之间可以存在多条路径，当一条路径繁忙时，可能通过另一条路径继续通信。
由于网络中所有节点是对等的，原则上不存在瓶颈，所以比较健壮。
平面结构的最大缺点是网络规模受限。
在平面结构中，每一个节点都需要知道到达其它所有节点的路由。
由于节点的移动性，维护这些动态变化的路由信息需要大量的控制消息。
网络规模越大，路由维护的开销就越大。
当网络的规模增加到某个程度时，所有的带宽都可能会被路由协议消耗掉。
所以平面式结构网络的可扩展性较差。
分级结构的最大优点则是可以有效控制路由信息量的膨胀，可以支持更大的网络的规模，必要的时候可以通过增加新的簇或者增加网络级数来提高整个网络的容量。
分级结构中，簇成员只需要维护簇站点间的路由信息，与簇外站点的通信交给簇首处理。
即简化了成员站点的功能，又使得簇的网络管理信息量大大减少，节省了网络开销。
簇成员无须知道其他簇的拓扑结构，一个簇的拓扑变化不会被其它簇的节点感知，这就大大减少了网络中路由信息对无线链路带宽的消耗。
簇首的功能较为复杂一些，不仅需要维护到达其他簇的路由信息，还要知道所有节点与簇的关系。
网络中主要的路由功能由簇首完成，大部分路由、管理信息在由簇首组成的高级网络中传播。
一般情况下簇首只是网络中的少数站点，在同样规模网络的条件下分级结构的路由开销要比平面结构的小。
如果簇通信的信息流量在整个网络的通信量中占较大比例的时候，更能够明显提高整个网络的吞吐量。
当然分级结构也有其缺点存在。
首先维护不同层次结构间站点的逻辑关系较为复杂。
簇首站点如果由事先指定，在站点移动情况下无法保证各个簇的规模相当;选举产生簇首的算法又较为复杂，需要仔细设计。
其次簇的节点与簇外的节点进行通信时必须经过簇头，所得到的路由不一定是最佳路由。
第三簇首的通信负担较重，容易成为网络中的通信瓶颈。
从上面的比较可以看出，平面结构和分级结构的自组织网络各自具有不同的优势。
平面结构的自组织网络结构简单，站点间的路由较为灵活，不容易出现网络瓶颈。
但是，在网络规模较大时路由更新信息的负载较重造成通信容量的下降。
平面结构更适合较小规模的网络。
分级结构通过路由信息局部化减小路由控制报文的开销，提高了系统的吞吐量;通过增加新的簇分级结构可以支持更大的网络规模，有较好的可扩展性;另外分级结构可通过簇首的管理功能为网络提供用户接入控制和站点定位等辅助功能。
在AdHoc网络当中，无论采用平面结构还是分级结构有一点是共同的:所有站点共享一个物理信道。
分级结构网络虽然能够限制簇部的路由信息向其它簇扩散，但是分簇和分级都只是限于站点间逻辑关系而言，并不能隔离站点对物理信道的竞争。
当网络中有站点数量越大，站点取得信道资源就越困难，出现信道冲突的可能性也相应增加。
由于站点的通信距离限制，多数情况下AdHoc 。
网络中存在多跳路径。
多跳网络中隐藏终端的存在使得站点难以区分无线信道是空闲还是正被一个隐藏终端使用，物理信道冲突比有线以太网和单跳无线网络中更复杂。
4.无线传感自组织网的应用无线自组织网络的许多优良特性为它在民用和军事通信领域占据一席之地提供了有利的依据。
首先，网络的自组织性提供了廉价而且快速部署网络的可能。
其次，多跳和中间节点的转发特性可以在不降低网络覆盖围的条件下减少每个终端的发射围，从而降低设计天线和相关发射（接收）部件的难度，也降低了设备的功耗，从而为移动终端的小型化、低功耗提供了可能。
从共享无线信道的角度来看，自组织网络降低了信号冲突的几率，提高了信道利用率。
从对使用者的保护来看，高功率的无线电波产生的电磁辐射对用户的身体健康也有影响。
另外，网络的鲁棒性、抗毁性满足了某些特定应用需求。