《AdHoc网络路由》PPT课件
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《移动Adhoc网络》课件
在应急场景下，通信设施可能受到损 坏或无法使用，移动Adhoc网络能够 自组织、自修复，快速构建起可靠的 通信链路。
物联网中的移动Adhoc网络
物联网中的移动Adhoc网络主要用于实现物联 网设备之间的通信和信息交互。
随着物联网技术的不断发展，越来越多的设备 需要相互连接和通信，移动Adhoc网络能够为 这些设备提供灵活、便捷的通信方式。
路由协议
动态源路由协议（DSR）
01
源节点负责发现路径，并维护路径信息。
按需距离矢量路由协议（AODV）
02
仅当需要时才查找路径，并使用反向路径进行路由错误通知。
临时顺序路由矢量协议（TORA）
03
考虑了节点的移动方向和速度，以预测未来拓扑结构。
MAC协议
01
无线MAC协议（WMMPS）：基于竞争的MAC协议，考虑了节 点的移动性和网络拓扑结构。
利用缓存技术，实现数据包的缓存与转发，降低 因节点移动导致的丢包率。
04
移动Adhoc网络的研究挑战与未来发展方 向
研究挑战
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
网络拓扑动态变化
由于节点的移动性，移 动Adhoc网络的拓扑 结构不断变化，给路由 协议的设计和实现带来 了挑战。
能量限制
移动Adhoc网络的节 点通常由电池供电，能 量限制是网络设计的一 个重要考虑因素。如何 在保证网络性能的前提 下降低能耗是一个关键
移动Adhoc网络的应用场景
军事通信
应急救援
移动Adhoc网络在军事领域中具有广泛应 用，如战场通信、情报传输等，能够满足 快速部署和抗干扰的需求。
在地震、火灾等紧急情况下，移动Adhoc 网络可以为救援人员提供临时通信支持， 保障信息传递的及时性和有效性。
第7章移动Adhoc网络(new)PPT课件
❖ ADAPT协议解决隐含节点干扰问题的方法是，将基于 载波侦听多址访问协议CSMA以及使用碰撞回避握手 的竞争协议综合到时分多址访问协议TDMA分配协议 中。
❖ 该协议中，每个时隙划分成３个时段：
优先级时段：在该阶段，节点初始化一个与预定目的节点进 行碰撞回避握手，达到向外公布自己将要使用其分得时隙的 目的。
❖ 通过使用在网络中泛洪的控制消息最少，从而实现第 二次优化
❖ 第三次优化是，一个MPR节点可能选择只报告其自己 与其MPR选择器之间的链路．
❖ OLSR协议特别适用于规模大、节点密度高的网络。
.
35
2. 基于反向路径转发的拓扑分发协议(TBRPF)
❖ 是一个主动式链路状态路由协议，是专门为移动Ad Hoc网络设计的，它提供逐跳的到达每个目的节点的 最短路由。
❖ 应仔细考虑偷听、哄骗、拒绝服务攻击不 断提高的可能性
.
14
7.2 移动Ad Hoc网络的MAC层
在移动Ad Hoc网络中，节点移动、无线 信道脆弱、缺乏中心协调机制是在设计MAC 协议时必须仔细考虑的问题。
.
15
7.2.1 Ad Hoc MAC协议分类
竞争协议(Contention Protocol) 分配协议(Allocation Protocol ) 混合协议(Hybrid Protocol)(竞争协议和
.
11
(3) 移动性与网络拓扑动态性
❖ 移动Ad Hoc网络节点自由地任意移动，导 致网络拓扑动态变化
❖ 网络拓扑（通常是多跳的）可能随机、迅 速、不可预测地变化，并且可能由双向链 和单向链组成
❖ 移动首先限制了网络扩展性，必须开发更 为合适的路由协议
.
12
(4) 设备限制
❖ 该协议中，每个时隙划分成３个时段：
优先级时段：在该阶段，节点初始化一个与预定目的节点进 行碰撞回避握手，达到向外公布自己将要使用其分得时隙的 目的。
❖ 通过使用在网络中泛洪的控制消息最少，从而实现第 二次优化
❖ 第三次优化是，一个MPR节点可能选择只报告其自己 与其MPR选择器之间的链路．
❖ OLSR协议特别适用于规模大、节点密度高的网络。
.
35
2. 基于反向路径转发的拓扑分发协议(TBRPF)
❖ 是一个主动式链路状态路由协议，是专门为移动Ad Hoc网络设计的，它提供逐跳的到达每个目的节点的 最短路由。
❖ 应仔细考虑偷听、哄骗、拒绝服务攻击不 断提高的可能性
.
14
7.2 移动Ad Hoc网络的MAC层
在移动Ad Hoc网络中，节点移动、无线 信道脆弱、缺乏中心协调机制是在设计MAC 协议时必须仔细考虑的问题。
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15
7.2.1 Ad Hoc MAC协议分类
竞争协议(Contention Protocol) 分配协议(Allocation Protocol ) 混合协议(Hybrid Protocol)(竞争协议和
.
11
(3) 移动性与网络拓扑动态性
❖ 移动Ad Hoc网络节点自由地任意移动，导 致网络拓扑动态变化
❖ 网络拓扑（通常是多跳的）可能随机、迅 速、不可预测地变化，并且可能由双向链 和单向链组成
❖ 移动首先限制了网络扩展性，必须开发更 为合适的路由协议
.
12
(4) 设备限制
Ad_Hoc_Network英文简介PPT教学课件
❖ (3)Distributed characteristics (分布式特性)
There is no central control node in this network, the hosts complete interconnection through a distributed protocol. Once one or more nodes of the network fails, the remaining nodes are still able to work properly .
hosts all through wireless transmission to
complete. Because of the physical characteristics
of the wireless channel, the network bandwidth is
much lower than the cable channel. In addition,
2020/12/12
3
❖ Ad Hoc network is a Multi-hop, no center, selforganizing wireless network，also known as Multi-hop Network（多跳网 ） Infrastructureless Network（无基础设施网 ） Self-organizing Network（自组织网）
??adhocnetworkisamultihopnocenterselforganizingwirelessnetworkalsoknownasmultihopnetwork多跳网infrastructurelessnetwork无基础设施网selforganizingnetwork自组织网selforganizingnetwork自组织网?adhocmodeisap2pconnectionitwillnotbeabletocommunicatewithothernetworksthewirelessterminal无线终端devicesuseadhocmodesuchasthepmppersonalmultimediaplayer个人多媒体播放器psppl体播放器pspplaystationportable掌上游戏机dmadirectmemoryaccess存储器直接访问控制器
There is no central control node in this network, the hosts complete interconnection through a distributed protocol. Once one or more nodes of the network fails, the remaining nodes are still able to work properly .
hosts all through wireless transmission to
complete. Because of the physical characteristics
of the wireless channel, the network bandwidth is
much lower than the cable channel. In addition,
2020/12/12
3
❖ Ad Hoc network is a Multi-hop, no center, selforganizing wireless network，also known as Multi-hop Network（多跳网 ） Infrastructureless Network（无基础设施网 ） Self-organizing Network（自组织网）
??adhocnetworkisamultihopnocenterselforganizingwirelessnetworkalsoknownasmultihopnetwork多跳网infrastructurelessnetwork无基础设施网selforganizingnetwork自组织网selforganizingnetwork自组织网?adhocmodeisap2pconnectionitwillnotbeabletocommunicatewithothernetworksthewirelessterminal无线终端devicesuseadhocmodesuchasthepmppersonalmultimediaplayer个人多媒体播放器psppl体播放器pspplaystationportable掌上游戏机dmadirectmemoryaccess存储器直接访问控制器
研究生信息通信：AdHoc网络概述与MAC协议PPT
03
在智能家居、智能交通等领域，Adhoc网络能够实现设备间的
通信和控制。
02
Adhoc网络技术基础
无线通信基础
无线电波传播
无线电波在空间中传播时会受到多种因素的影响，如障碍物、距 离、环境等，导致信号衰减和失真。
无线信道特性
无线信道具有时变、衰减、多径传播等特点，这些特性对无线通信 系统的性能产生重要影响。
THANKS
感谢观看
现有MAC协议的优缺点分析
ALOHA协议
优点是简单易实现，缺点是信道利用率低，存在大量 冲突。
CSMA协议
优点是避免了冲突，提高了信道利用率，缺点是节点 需要监听信道状态，增加了开销。
CSMA/CA协议
结合了CSMA和冲突避免机制，提高了信道利用率和 稳定性，但实现复杂度较高。
MAC协议的实现细节与流程
05
Adhoc网络的性能评估
性能评估指标
覆盖率
衡量网络覆盖范围和 节点分布的指标，表 示网络覆盖的全面性 和广泛性。
连通性
评估网络中任意两个 节点之间通信能力的 指标，反映网络的通 信质量和可靠性。
传输成功率
衡量网络数据传输成 功率的指标，反映网 络的稳定性和可靠性。
传输时延
评估网络数据传输延 迟的指标，反映网络 的实时性和响应速度。
能耗
衡量网络节点能耗水 平的指标，反映网络 的节能和环保性能。
仿真实验与分析
建立仿真模型
根据实际网络环境和需求，建立相应的仿真模型， 模拟网络运行状态和行为。
仿真实验执行
运行仿真实验，模拟网络在不同场景下的性能表 现，收集相关数据。
ABCD
设定仿真参数
根据实际需求和网络特性，设定合理的仿真参数， 包括节点数量、分布密度、通信半径等。
新版第六讲AdHoc网络课件.ppt
有节点的地位平等，即是一个对等式网络。节点可 以随时加入和离开网络，任何节点的故障不会影响 整个网络的运行，具有很强的抗毁性。
精选
4
Ad Hoc网络的概念和特征
(2)自组织。Ad hoc网络相对常规通信网络而言， 最大的区别就是可以在任何时刻、任何地点不需要 现有信息基础网络设施(包括有线和无线网络)的支 持，快速构建起一个移动通信网络，这也是个人通 信的一种体现形式。
1、Ad Hoc MAC协议面临的问题
传统的蜂窝网络中存在中心控制的基站，由基站保 持全网同步，调度节点接入信道。而Ad Hoc网络 是一种多跳移动网络，很难保持全网同步，这与单 跳的蜂窝网络有着本质的不同。因此，传统的基于 同步的、单跳的、静态的MAC协议(协议数据包组 成)并不能直接搬到Ad Hoc网络中来，这些都使得 Ad Hoc网络中MAC协议的设计面临新的问题和挑 战。
精选
13
Ad Hoc网络的结构
在平面结构中，所有结点的地位平等，所以又可以 称为对等式结构。原则上不存在瓶胫，所以比较健 壮它的缺点是可扩充性差:每一个结点都需要知道 到达其它所有结点的路由，维护这些动态变化的路 由信急需要大量的控制信息。
在分级结构中，簇头结点负责簇间数据的转发，簇 头可以预先指定，也可以由结点使用算法选举产生， 分级结构的网络又可以被分为单频分级和多频分级 两种，单频率分级网络(图b)中，所有结点使用同 一个频率通信，为了实现簇头之间的通信，要有网 关结点(同时属于两个簇的结点)的支持。
精选
17
移动Ad Hoc网络MAC协议
(1)移动多跳特性
由于节点的移动性和多跳性，在设计MAC协议时必 须考虑隐终端和暴露终端的问题。隐终端是指在发 送者的通信范围之外，而在接收者通信范围之内的 节点。暴露终端是指在发送者通信范围之内，而在 接收者通信范围之外的节点。一般地，隐终端的存 在可能造成数据的冲突，而暴露终端的出现使得网
精选
4
Ad Hoc网络的概念和特征
(2)自组织。Ad hoc网络相对常规通信网络而言， 最大的区别就是可以在任何时刻、任何地点不需要 现有信息基础网络设施(包括有线和无线网络)的支 持，快速构建起一个移动通信网络，这也是个人通 信的一种体现形式。
1、Ad Hoc MAC协议面临的问题
传统的蜂窝网络中存在中心控制的基站，由基站保 持全网同步，调度节点接入信道。而Ad Hoc网络 是一种多跳移动网络，很难保持全网同步，这与单 跳的蜂窝网络有着本质的不同。因此，传统的基于 同步的、单跳的、静态的MAC协议(协议数据包组 成)并不能直接搬到Ad Hoc网络中来，这些都使得 Ad Hoc网络中MAC协议的设计面临新的问题和挑 战。
精选
13
Ad Hoc网络的结构
在平面结构中，所有结点的地位平等，所以又可以 称为对等式结构。原则上不存在瓶胫，所以比较健 壮它的缺点是可扩充性差:每一个结点都需要知道 到达其它所有结点的路由，维护这些动态变化的路 由信急需要大量的控制信息。
在分级结构中，簇头结点负责簇间数据的转发，簇 头可以预先指定，也可以由结点使用算法选举产生， 分级结构的网络又可以被分为单频分级和多频分级 两种，单频率分级网络(图b)中，所有结点使用同 一个频率通信，为了实现簇头之间的通信，要有网 关结点(同时属于两个簇的结点)的支持。
精选
17
移动Ad Hoc网络MAC协议
(1)移动多跳特性
由于节点的移动性和多跳性，在设计MAC协议时必 须考虑隐终端和暴露终端的问题。隐终端是指在发 送者的通信范围之外，而在接收者通信范围之内的 节点。暴露终端是指在发送者通信范围之内，而在 接收者通信范围之外的节点。一般地，隐终端的存 在可能造成数据的冲突，而暴露终端的出现使得网
第四章__Ad_Hoc网络的路由技术PPT课件
»源路由（报文头携带完整的路由信息） »逐跳路由（类似现有的Internet路由）
•洪泛技术（Flooding）在自组网路由中具有广泛应用
工作原理： （1）源节点向所有的邻居节点广播分组。 （2）中间节点判断自己是否是目的节点，如果不是，而且
是第一次收到该分组，则继续广播；否则，直接丢弃 （3）目的节点接收分组，不广播。
C
Next C B B
Metric 0 2 5
DV算法无穷计算问题
DV算法无穷计算问题（续）
DV算法不能直接用于Ad Hoc网络
计数到无穷问题
无法发现路由循环
部分解决方法
– 选择一个相对较少的数作为无穷大
限制了网络的可扩展性
– 水平分割 (split horizon)：当一个节点把路由 更新发送给相邻节点时，它并不把从各个相 邻节点处学到的路由再回送给该节点
12 Hops <D,0,D-102>
D
11 Hops
3. A收到来自Q的路由更新消 息<D, 13, D-102>
更新路由表中到D的表项 立即进行路由公告
<D,0,D-102>
由于D或者任何一个节点的路由更新消息到 达节点A时存在着时间差,就会导致不必要的
路由公告路由表波动
DSDV协议操作：减缓路由波 动
路由信息不完整
– 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
路由信息可能过期
– 不可能连续地或者立即交换信息 – 节点随时移动 – 无线传播变化很大
常规路由协议是否可用？
常规路由协议不是为高移动性和低带宽网络设计 的
DV算法存在“无穷计算”问题和慢收敛 采用洪泛技术的（链路状态）协议造成额外的通
•洪泛技术（Flooding）在自组网路由中具有广泛应用
工作原理： （1）源节点向所有的邻居节点广播分组。 （2）中间节点判断自己是否是目的节点，如果不是，而且
是第一次收到该分组，则继续广播；否则，直接丢弃 （3）目的节点接收分组，不广播。
C
Next C B B
Metric 0 2 5
DV算法无穷计算问题
DV算法无穷计算问题（续）
DV算法不能直接用于Ad Hoc网络
计数到无穷问题
无法发现路由循环
部分解决方法
– 选择一个相对较少的数作为无穷大
限制了网络的可扩展性
– 水平分割 (split horizon)：当一个节点把路由 更新发送给相邻节点时，它并不把从各个相 邻节点处学到的路由再回送给该节点
12 Hops <D,0,D-102>
D
11 Hops
3. A收到来自Q的路由更新消 息<D, 13, D-102>
更新路由表中到D的表项 立即进行路由公告
<D,0,D-102>
由于D或者任何一个节点的路由更新消息到 达节点A时存在着时间差,就会导致不必要的
路由公告路由表波动
DSDV协议操作：减缓路由波 动
路由信息不完整
– 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
路由信息可能过期
– 不可能连续地或者立即交换信息 – 节点随时移动 – 无线传播变化很大
常规路由协议是否可用？
常规路由协议不是为高移动性和低带宽网络设计 的
DV算法存在“无穷计算”问题和慢收敛 采用洪泛技术的（链路状态）协议造成额外的通
《移动Adhoc网络》课件
移动Adhoc网络概述
探讨移动Adhoc网络的应用领域和优势，以及它在 移动设备之间的通信方式。
节点通信
1 信道与噪声
解释移动Adhoc网络中的信道特性和频谱利用情况，以及噪声对通信质量的影响。
2 信号处理与调制
讨论节点如何处理信号和调制技术，以确保有效的数据传输。
3 信噪比与误码率
介绍信号质量评估的指标，以及误码率对通信可靠性的影响。
移动Adhoc网络
移动Adhoc网络是一种在没有固定基础设施的情况下，由移动节点组成的自 组织网络。本PPT课件将介绍移动Adhoc网络的概念、节点通信、路由协议、 多媒体传输、安全性以及应用和实例。
移动Adhoc网络简介
Adhoc网络概述
介绍Adhoc网络的定义和特点，以及它与传统网络 的区别。
路由路由协议类型和工作原理。
链路状态路由协议
详述链路状态路由协议，如 OSPF和Dijkstra算法。
距离向量路由协议
详细讲解距离向量路由协议， 如RIP和Bellman-Ford算法。
路由问题
动态拓扑变化
探讨移动Adhoc网络中动态 拓扑变化对路由的影响，并 介绍相应的解决方案。
数据传输协议
探讨移动Adhoc网络中常用的数 据传输协议，如TCP和UDP。
安全性
1 安全性需求
介绍移动Adhoc网络中的安全性需求和挑战，以及应对安全威胁的策略。
2 安全性保障
讨论如何确保移动Adhoc网络的安全性，包括身份验证、加密和访问控制。
3 安全通信协议
详述用于保障移动Adhoc网络通信安全的协议，如IPsec和SSL/TLS。
应用和实例
车辆Adhoc网络
探讨车辆Adhoc网络的应用场 景和实际案例，如智能交通系 统和车队协作。
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路由协议
服务质量管理 功率控制 传输层性能 Ad Hoc网络互联 安全问题 网络管理
感知网络拓扑结构的变化 维护网络拓扑的连接 高度自适应性 能量、服务质量等约束
信道接入技术 节能机制
多个Ad Hoc网络互联 Ad Hoc内部节点访问Internet
精选ppt
17
内容
概述 体系结构 Ad Hoc网络路由
满足军事应用需要的、可快速展开、高 抗毁星的移动信息系统
精选ppt
6
自组织网络研究
1991年IEEE 802.11首次提出“Ad Hoc网络”
自组织、对等式、多跳无线移动通信网络
1997年IETF成立MANET工作组
基于IP的无线多跳网络路由
2003年IRTF成立ANS研究组 Closed 其它研究机构
与一般Ad Hoc网络相比： 节点数量多、分布稠密 节点的能量、计精算选pp、t 存储等资源进一步受限 12
Ad Hoc网络与无线局域网
无线ห้องสมุดไป่ตู้入点
Internet
单跳与多跳
研究重点不同
无线局域网为单跳网 络，不存在路由问题
主要研究集中在物 理层和数据链路层
通信模式不同
Ad Hoc网络的研究 内容主要以路由协议 为核心的网络层设计
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
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3 4
10
Ad Hoc网络的特点（3）
1
3
2
特殊的无线信道特征
4
无线信道提供的网络带宽比有线信道低得多
自组织网络路由协议
精选ppt
1
课程主要内容
概述 体系结构 Ad Hoc网络路由
精选ppt
2
内容提要
概述 体系结构 Ad Hoc网络路由
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3
基于预先架设网络基础设施的无线网络
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
移动终端的所有通信必 须经过无线接入点进行
Ad Hoc网络中移动 终端的通信是对等的
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13
移动Ad Hoc网络(MANET)与移动IP
MANET
精选ppt
移动IP
14
Ad Hoc网络所面临的问题(1)
特殊的信道共享方式
RTS/CTS，CSMA/CA
共享信道
隐藏节点问题
暴露节点问题
隐藏节点问题/暴露节点问题
B
动态变化网络拓扑
A
C
C正在传送
A
B
C
A正在传送
传统路由协议花较高代价获取的路由信息可能已经陈旧
有限的无线传输带宽
减少节点之间的交换的消息
网络路由时需考虑
减少控制消息带来的额外开销
有限的能量
能量管理机制，各层考虑能量控制，包括网络层路由
安全问题
无线信道的开放性更容易受到各种攻击
移动性使得节点的信任关系不断变化
独立组网
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
节点之间通过无线连接形成的网络拓扑结构随时可能
发生变化，而且变化的方式精和选pp速t 度可能都是无法预测的
9
Ad Hoc网络的特点（2） 1 2
5
DARPA Defense Advanced Research Project Agency
自组织网的起源
1972年分组无线网（PRNET）
战场环境下的数据通信
1983年抗毁自适应网络（SURAN）
支持大规模网络
适应战场快速变化环境需要的自适应网
络协议
资
1994年全球移动通信系统（GloMo） 助
依赖于基站、无线接入点等现有基础设施网络
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4
自组织网络的应用需求
临时会议/紧急情况
科学考察/探险/军事战 场
无网络基础设施可用
接入网络服务商所需的
自
时间和成本 不想使用网络设施
现有服务和架构的性能
组 织 网 络
或者能力
远离网络基础设施而希
望保持与网络的连接
网络基础设施范围外
精选ppt
11
Ad Hoc网络与Sensor网络
网关
Internet
Sensor网络
可以看作是一种特殊类型的Ad Hoc网络
各个无线节点静态地随机分布在某一区域。传感 器负责收集区域内的传感信号，将它们发到网关 节点
网关具有更大的处理能力，能进一步处理信息， 并且具有更大的发送范围，可将信息送往某个大 型网络（Internet）并且到达最终的用户
精选ppt
18
节点结构
主机：运行应用程序，完成数据处理等功 能
路由器：运行路由协议，完成路由选择、 转发分组等功能
无线收发装置：完成数据传输功能
精选ppt
19
网络结构
由于节点资源受限，安全机制应该是分布式的
精选ppt
15
Ad Hoc网络所面临的问题(2)
网络管理
拓扑管理
确定将一组节点组织成网络的机制
移动性管理
跟踪网络中移动节点的位置
服务质量管理
多跳拓扑动态变化的移动Ad Hoc网络使得服务质量保 证更加困难
自动配置
…
精选ppt
16
实现Ad Hoc网络的关键技术
每个(移动)终端同时具有路由器和主机两种功能： 作为主机，终端需要运行面向用户的应用程序； 作为路由器，终端需要运行相应的路由协议
节点间路由通常由多跳(Hop)组成 不需要网络基础设施，可以在任何地方、任何地
点快速构建
多跳无线网络、自组织网络、无固定设施的网络或者对等网络
精选ppt
8
Ad Hoc网络的特点（1） 1 3 2 4
Ad Hoc：For the specific purpose only
MANET：Mobile Ad-hoc Networks
ANS：Ad Hoc Networks Scalability
精选ppt
7
Ad Hoc网络的定义
由一组带有无线通信收发装置的(移动)终端节点 组成的一个多跳临时性自治系统
竞争无线共享信道产生碰撞
信号衰落、噪声干扰以及信道之间的干扰等
终端的局限性
能量、存储、计算等资源受限
安全性差
无线链路的开放性
移动性导致节点之间信任关系的变化
可扩展性不强
节点之间的相互干扰造成网络容量下降
各节点吞吐量随网络节点总数的增加而下降
存在单向无线信道
终端发射功率的不同及地精选形ppt环境的影响