无线通信07 移动自组网20110404
《移动自组网》课件
数据传输和处理需求。
人工智能与机器学习应用
02
利用人工智能和机器学习技术对移动自组网进行智能化管理和
控制，提升网络性能和稳定性。
能量高效与绿色通信
03
研究和发展能量高效的通信技术和方案，实现绿色、环保的移
动自组网发展。
物联网与智能家居应用
移动自组网将进一步拓展物联网和智能家居领域的 应用，实现更加智能化和自动化的网络连接。
边缘计算与数据处理
移动自组网将与边缘计算技术结合，实现更 快速的数据处理和低延迟通信，提升用户体 验。
技术挑战与机遇
安全与隐私保护
随着移动自组网的应用场景不断扩大，安全和隐私保护成为技术 挑战之一，同时也为安全技术的发展提供了机遇。
拥塞避免
采用拥塞避免机制，及时发现网络拥塞并采取相 应措施整发送速率
根据网络状况动态调整发送速率，以适应网络变 化，保持数据传输的稳定性。
能量管理与节能技术
节点休眠与唤醒
通过合理调度节点的工作与休眠状态，降低 能耗。
协作通信
利用多节点协作进行数据传输，降低单点能 耗和提高传输可靠性。
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
04
移动自组网的安全问题 与解决方案
安全问题分析
节点隐私保护
移动自组网中的节点可能遭受位置追踪和隐 私泄露的风险。
路由安全
路由协议可能遭受恶意节点的攻击，导致信 息传递失败或被篡改。
数据安全
由于缺乏中心化的管理和控制，数据在传输 过程中可能遭受窃取或篡改。
路由协议的特点与选择
特点
路由协议的特点包括可扩展性、鲁棒 性、能量有效性、时延和带宽效率等 。
【软考网络工程师教程-成功笔记】第5章无线通信网
【软考网络工程师教程-成功笔记】第5章无线通信网无线通信网包括面包语音通信的移动电话系统以及面向数据传输的无线局域网和无线广域网。
5.1 移动通信移动是最方便的个人通信工具。
从第一代（1G）到第三代（3G）移动通信系统都是针对语音通信设计的，只有4G才能与Internet无缝的集成。
5.1.1蜂窝通信系统1978年，美国贝尔实验室开发了高级移动电话系统（AMPS），采用模拟制式的频分双工（FDD）技术，用一对频率分别提供上行和下行信道。
AMPS采用蜂窝技术解决了公用移动通信系统所面临的大容量要求与频谱资源限制的矛盾。
蜂窝系统把一个地理区域划分成若干个称为蜂窝的小区（cell），因此移动电话也叫做蜂窝电话（Cellular Phone）。
在模拟移动电话系统中，一个话音连接要占用一个单独的频率。
如果把通信网络覆盖的地区划分成一个一个的小区，则在不同小区之间就可以实现频率复用。
在图5-1中，一个基站覆盖的小区用一个字母来代表，在一个小区内可以用一组频率一组用户进行通话。
相邻小区不能使用相同的通信频率，同一字母（例如A）代表的小区可以使用同样的通信频率。
从图中可以看出，使用同样频率的小区之间有两个频率不同的小区作为分隔，要增加频率的复用程序，可以把小区划分的更小，这样一来，有限的频率资源就可以容纳更多的用户通话了。
5.1.2 第二代移动通信系统第二代移动通信系统是数字蜂窝电话，我国采用有GSM系统和CDMA系统。
1.全球移动通信系统GSMGSM系统工作在900~1800MHz频段，无线接口采用TDMA技术，提供语音和数据业务。
图5-2中的每一行表示一个宽带为200Khz单工信道，GSM系统有124对这样的单工信道（上行链路890~915MHz），每一个信道采用时分多路（TDMA）方式可支持8个用户会话，在一个蜂窝小区同时通话的用户数为124*8=992。
2.码分多址技术美国高通公司的第二代数字蜂窝移动通信系统工作在800MHz频段，采用码分多址（CDMA）技术提供话音和数据业务。
移动通信 第一章 无线组网基础
一.同频干扰与系统容量
相同频率间的干扰为同频干扰。 能构成同频干扰的频率范围为f0±BI/2，
f0为载波频率，BI为接收机的中频带宽。 移动通信系统的空分复用会产生同频干扰。 对于异频双工系统，假设基站A和B使用相同的频道。 移动台M正在接收基站A发射的信号，由于基站天线高度大于 移动台天线高度，因此当移动台M处于小区的边沿时，易于受到 基站B发射的同频道干扰。 基站A接收本小区移动台M发射的信号，也会受到B小区移动 台发射信号的同频道干扰，但较小。
S = S ≈ r −n
∑ ∑ ( ) I
i0
Ii
D i0
−n
i
i =1
i =1
i0为同频SI =干∑i0SI扰i ≈ ∑小i0 (rD−n区i )−n 数，r为小区半径， Di为同频干i=1 扰i=1的路径长度（即同频小区间距）
仅考虑第一层干扰小区（中心激励时i0=6）， Di均相等为D。
S I
≈
但减少了通话被中断的概率。
1.3 干扰与系统容量
系统容量C是指系统中能同时工作的用户数（即总频道数）。 若系统有M个区群，每个区群由N个小区构成， 每个小区有k个频率，则一个区群的频道数S = k N。 系统容量C = M S = M k N 一个区群的频道数S不变，即整个服务区仅使用S = k N个频率， 区群的小区数N减少，则每个小区的频率数k增加， 系统的区群数M增加，系统容量C亦增加。
对本接收机的干扰。 要求电台接收机邻道选择性达到70db以上。
为避免邻道干扰的影响，移动通信系统在一个小区内一般 避免使用邻频。
三.互调干扰
非线性器件的输出电流ic与输入电压u的关系式为:
移动自组网优质获奖课件
– 但是延迟不稳定路由旳通告(减缓路由波动)
DSDV路由表
• Sequence number
– 由目的节点拟定，用来确保不出现路由回环
• Install time
– 该表项创建时间(用来删除表中过时路由信息)
• Stable data
– Full Update
• 发送自己路由表旳全部路由信息
– incremental Update
• 仅发送路由表中有变化旳表项(使得可用一种分组完 毕更新)
增长一种新节点
路由环路与无穷计算
立即通告
DSDV总结
• 优点
– 非常简朴（几乎与DV算法一致） – 经过目旳地赋予旳序号值来预防出现路由回环 – 不存在路由发觉带来旳延迟
路由发觉（2/4）
• 假如目的节点E收到该祈求包，给祈求源A回答一 种RREP消息
– List：拷贝自RREQ
• 路由祈求源收到RREP消息后在本地Route Cache中缓存路由信息
•
路由发觉（3/4）
• 反复祈求包旳检测
– 假如中间节点收到了来自同一种源（A）祈求 id相同旳祈求包；
– 假如中间节点收到旳祈求包中路由统计已经包 括本节点；
DSR旳单向链路支持能力
• DSR支持单向链路和非对称路由
– 天线不同 – 传播模式不同 – 干扰源不同
• DSR支持不同类型无线网络旳互联
– 有旳节点使用短程无线电 – 有旳节点使用长途无线电 – DSR将全部节点都看成MANET网络中旳一种节点
• DSR路由可集成到原则Internet路由中 • DSR路由可集成到Mobile IP路由中
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。
《移动自组网》课件
四、移动自组网的安全性
1 安全威胁与攻击类型
- 节点欺骗 - 中间人攻击 - 数据篡改
2 安全机制
- 密码算法 - 数字签名 - 公钥基础设施
五、移动自组网的未来
发展趋势
- 协同计算与通信 - 智能化和自主性 - 多领域应用
挑战
- 节点能量管理 - 路由优化 - 安全性保障
六、总结
1 优点
பைடு நூலகம்2 局限
《移动自组网》PPT课件
欢迎参加《移动自组网》PPT课件，本课件将深入介绍移动自组网的概述、技 术、安全性、未来发展及应用前景等内容。让我们一起探索移动自组网的奇 妙世界吧！
一、概述
定义了移动自组网，介绍了其特点和应用领域，为了无线网络提供更灵活的解决方案。
二、传统网络与移动自组网
传统网络的不足： - 有限的覆盖范围 - 中心化的架构 - 对基础设施的依赖
移动自组网的优势： - 自组织性和自适应性 - 灵活扩展性 - 弹性和鲁棒性
传统网络与移动自组网的比较 - 网络拓扑 - 路由选择 - 故障容错
三、移动自组网的技术
1
MAC层技术
2
(1) IEEE802.11协议
(2) Ad Hoc MAC协议
(3) DREAM协议
网络层技术
(1) MANET协议 (2) DSR协议 (3) TORA协议
- 自组织性提高网络灵活性
- 能量消耗较大
- 弹性和鲁棒性适应多变环境
- 路由选择复杂
- 灵活扩展性满足不断增长 的需求
- 安全性难以保障
3 未来发展方向
- 绿色自组网技术 - 智能感知与决策 - 融合多种通信技术
无线通信07 移动自组网XXXX0404
有数据要发送到发送出去的时间
乱序分组发送率
衡量无连接路由协议应用于需要有序发送的传输层协议 例如TCP时的性能
路由协议的效率
路由控制消息/发送数据
路由协议的性能在不同环境表现不同, 因此需要根据环境特点使用不同的路由协议
四、服务质量和能量意识
Ad Hoc路由中的服务质量
与传统网络相比，更困难
每个簇由簇首节点 (Cluster Head)和簇成员 节点(Cluster Member)构 成
簇首节点可形成更高一级 的网络
D
B
HE
C
F G
平面结构
8
3
6
1 3
2
簇首
5 4
7
6
层次结构
8
9
0
簇成员
平面结构和层次结构比较
平面结构
完全分布式的网络
层次结构
多个簇组成的网络
所有节点的地位是平等的
节点被分为簇首和簇成员，簇首预先指定或 者由选择算法产生
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
IEEE802.11b中的Ad-hoc模式
源节点根据需要通过路由发现过程来
确定路由
A
控制消息采用泛洪（Flooding）方式
路由延时大，但是路由开销小
两种实现技术
源路由（分组携带完整的路由信息） 逐跳（Hop-by-Hop）路由
DSR、AODV、DYMO
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。
移动自组网ppt课件共116页
困难：网络的动态性（链路质量、带宽、路由不稳定） 及分布式控制很难保证传输质量。
网络安全：
困难：分布式认证与密钥管理，防御入侵。
1. 移动自组网的单播路由技术
因特网中的路由技术利用了静态网络拓扑的特性：
网络拓扑信息在节点间主动传播，每个节点可以使用较 低代价的算法预先计算好该拓扑下的路由；
基于拓扑的路由：基于节点的连接关系计算路由表： 基于地理位置的路由：根据节点的地理位置进行转
发决策，不需要路由表。
按照触发路由计算的条件，基于拓扑的路由 分为：
先应式路由：主动维护到网络中所有节点的路由。 反应式（按需）路由：仅当节点间需要通信时才建
立路由。
1.1 先应式路由协议--DSDV
节点地址中隐含了路由线索（网络号）。
这两种技术均不适合移动自组网：
节点移动使得拓扑信息的有效性降低； 永久性的节点地址无法包含动态的位置信息。
对移动自组网有用的拓扑假设是：
物理上靠近的节点在网络拓扑上也可能靠近。
移动自组网路由协议分类
移动自组网单播路由协议的分类
取决于路由决策所依据的信息：
移动自组网ppt课件
幽默来自智慧，恶语来自无能
移动自组网
分组网技术的发展
军用 ARPANET
民用 无线分组网 ALOHANET
民用 因特网 Internet
民用 局域网 Ethernet
军用
无线分组网 PRNET
军用
移动自组网 （Ad Hoc）
民用 IEEE 802.11
WLAN
军用/民用 无线传感器网 络（WSN）
临时性：专为某个特殊目的而建立，一般只是临 时性的。
当节点可移动时，称为移动自组网。
移动自组网介绍
随着近年来在计算机和无线通信领域的技术进步，移动无线计算将获得日益广泛的应用。
传统的基于接入点（AP，Access Point）的移动无线网络一般只应用于有线网络的边缘，随着到处存在的计算（Ubiquitous Computing）概念的提出，在一些缺乏网络基础设置、基站或ISP的场合，移动节点要互相通信，自身就必须要充当缺少的网络功能部件。
通常把具有无线通信设备的移动计算机用户相互构成的临时网络称为自组织网络。
移动自组织网络（Mobile Ad Hoc Networks）的目的是通过在移动节点中增加路由功能，支持移动无线网络在缺乏基础设施的场合下高效鲁棒的运行。
1．1移动自组网简介1.1.1移动自组网产生背景由于有线通信方式对应用范围的限制，人们发明了移动无线通信。
近年来，无线网络在支持移动性方面的发展非常的迅速，但通常的来说，移动无线通信网通常以蜂窝移动通讯系统，无线局域网（IEEE802.11）方式出现，这样的移动网络依然要以通信基站或接入点（AP）为基础。
比如在蜂窝移动网络当中，移动终端与固定基站相互通信，移动终端本身不具备路由功能，由移动交换机负责路由与交换功能，同时充当网关，以有线方式接入固定网。
而在无线局域网当中，则用符合IEEE802.11协议的无线网卡把移动节点（笔记本，PDA 等）通过无线接入访问点连接到现有的固定网络。
这些移动通信方式都需要基站、访问服务点或者外地代理等这样的中心控制设备。
但是在某些特殊环境或紧急情况下不可能有预先安置好多固定接入设备，因此在这些情况下都迫切需要一个能够动态的、能够快速部署的、不依赖或很少依赖现有的有线网络设备，能够零时快速自动组网的移动通讯技术，这也就形成了另一类无线通信网络技术既无线自组网络技术。
无线自组网是由一组带有无线收发装置的可移动节点所组成的一个零时性多跳自治系统，它不依赖于预设的基础设施，具体可临时组网、快速展开、无控制中心、抗毁性强等特点，在军事方面和民事方面和民用方面都具有广阔的应用前景，是目前网络研究中的热点问题。
无线移动自组网及其关键技术
2020年7月无线移动自组网及其关键技术肖宇,陈乐,肖楠（河北电信设计咨询有限公司，河北石家庄050000）【摘要】本文针对无线移动自主互联网的网络结构,对网络的具体组成部分和动态路径算法进行了研究,并分析了无线信道的方式,对其中的关键技术进行了深入的介绍,通过进行系统性的研究,希望可以推动无线移动自组网及其关键技术的快速发展。
【关键词】无线移动自组网;Ad hoc;多跳无线传输;动态按需路由【中图分类号】TN925.93【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2020）07-0081-021网络特征蜂窝移动方式以及MobileIP方式是移动无线通信网络的主要形式，在通信网络当中，终端和基站是相互关联的，在通常情况下基站都是固定的，在网络系统当中会有专门的设备负责交换功能，其中最为典型的就是交换机。
交换机具有非常明显的特点，由于受到中心的控制，整体的设备分工非常的明确。
终端是能够进行移动的，在移动的过程当中，会需要固定的网络进行后勤的支持。
移动通信系统在进行运行的过程中，不适合在一些特殊的场合进行应用，野外环境就不适用，在应急事件发生时不能够进行有效的通信。
无线移动自组网在整体运行的过程当中，其中会设置大量的无线通信装置，由各种移动终端组成，在任何时间地点，都能够进行信息服务的提供。
网络中设置的终端都是可以自由移动的，并且在系统当中的地位也是相当的，参与到无线移动自组网络当中的每一个终端都要承担自身的职责，主动为其他的部分进行分组。
路由器以及终端的运行系统都会有相应的路由协议，这样就能够根据具体的策略和参数，对数据进行适当的分组。
当通信网络受到干扰时，整体的网络结构没有中心，分布也比较分散，只能够维持部分通行能力。
无线移动自组网在整体开展的过程当中，为了能够对格式进行规范，需要对相应的数据进行优化和调整，以便于能够在数据传输的过程当中进行交换。
基于TCP/ IP协议族，许多个移动终端，可以同时构成一个IP网络。
6移动通信技术-移动自组网
按需（On-demand）路由
• 在源端需要时经路由发现过程来确定路由
– 控制信息采用泛洪（flooding）方式 – 路由请求延迟高 – 路由开销低
• 两种实现技术
– 源路由（报文头携带完整的路由信息） – hop-hop路由
• DSR、AODV
按需路由的路由发现
路由发现
源节点A将路由请求（RREQ）消息广播发送
处理模块 处理器
存储器
通信模块 收发器
能量单元
传感器节点的特点
• 廉价：节点期望价在一美元左右 • 体积小：火柴盒、硬币或更小 • 重量轻：小于100克 • 能量有限：五号电池或纽扣电池供电 • 无线通信：无线电、红外、蓝牙、超声波
等，带宽低，干扰大
• 计算能力：几百兆赫兹处理器 • 存储能力：几兆或几百兆的存储空间 • 感知能力：具有一个或几个传感器 • 软件环境：TinyOS是专门开发的OS
✓ Route discovery的发起者A ✓ Route discovery的目标E ✓ List(初始为空)：用来记录路由发现包经过的节点
所有位于A无线传输范围内的节点都将收到该 路由请求包
路由发现（2/4）
• 如果目标节点E收到该请求包，给请求 源A回答一个RREP消息
– List：拷贝自RREQ
➢不依赖预设基础设施而临时组建。 ➢移动终端具有路由功能，可经无线连接成任意网络
拓扑。可独立工作，可与Internet或蜂窝网络连接。
一种新的组网技术，可以和其他许多平台结合使用！
Adhoc 应用
特殊环境通信需求
临时会议/科学考察/探险/临时救助/军事战场
Adhoc的关键技术
路由协议 服务质量
- 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)。
存在单向无线信道
终端发射功率的不同及地形环境的影响
与传统蜂窝移动通信网络比较
不需要网络通信基础设施支持
不依赖基站进行通信
分组交换机制
数据通信业务为主 拓扑结构动态变化
与传统固定网络比较
固定网络中主机位置基本不变
固定网络结构一般比较复杂
ad hoc网络规模相对较小
ad hoc网络的拓扑结构比较简单 ad hoc网络拓扑结构快速变化
单向的无线传输信道
传统路由协议一般假设链路是对 称的
路由协议
Ad Hoc路由协议
表驱动路由 先验式(Proactive)
按需路由 反应式(Reactive)
表驱动（Table Driven）路由
先验式(Proactive)路由
传统的分布式最短路径路由协议
链路状态或者距离向量 所有节点周期性更新“可达”信息
基于表驱动的QoS路由协议 按需QoS路由协议
Ad Hoc路由中的能量意识
Ad Hoc网络环境下节点的能量受限 基于能量约束的路由协议
最小化每消息能量消耗
T
i 1
k 1
考虑每跳之间消耗的能量固定(T为常数)，该约束实际 上与最小跳数一致
衡量无连接路由协议应用于需要有序发送的传输层协议 例如TCP时的性能
路由协议的效率
路由控制消息/发送数据
路由协议的性能在不同环境表现不同, 因此需要根据环境特点使用不同的路由协议
四、服务质量和能量意识
Ad Hoc路由中的服务质量
与传统网络相比，更困难
网络拓扑动态变化 资源受约束
扩展路由协议支持QoS
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 …
实现Ad Hoc网络的关键技术
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
A C F
B
每个节点维护到网络中所有其它节点的路由 所有路由都已存在并且随时可用
路由延时小，但是路由开销大
DSDV、OLSR、TBRPF
按需(On-demand)路由
反应式(Reactive)路由
源节点根据需要通过路由发现过程来 确定路由 控制消息采用泛洪（Flooding）方式
层次结构
平面结构和层次结构比较
平面结构
完全分布式的网络
所有节点的地位是平等的
层次结构
多个簇组成的网络
节点被分为簇首和簇成员，簇首预先指定或 者由选择算法产生 簇首节点可能成为网络瓶颈，所有到簇外的 通信必须通过簇首节点进行 可扩展性好，簇内路由信息局部化，适用于 大规模网络
不存在网络瓶颈，可存在多条路径，网络健 壮性好 可扩展性差，每个节点都需要知道到达所有 其它节点的路由，适用于中小规模的网络
移动定位、自动配置、安全策略...
传输层：(W)TCP、UDP...
信令协议：(D)RSVP、INSIGNIA...
网络互连层：IPv4、IPv6、Mobile IP... 网络层 网络层：邻居发现、路由协议„ 反 馈 和 跨 层 自 适 应 调 节 机 制 Q o S 保 证 和 能 量 管 理 机 制
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，而且变化的方式和速度可能都是无法预测的
Ad Hoc网络的特点（2）
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
灾害抢险、
医疗救助、 会议室活动 、 视频点播等。
军事应用
1981年：美国就为海军特谴部队提出了一种高频自组织网， 1991年：美国又研究了一种“改进型高频数据网”，充分 应用了短波自组织网技术， 1994年：美国抗毁自适应系统演示，以宽带技术为基础， 改善了战术通信的机动性和生存能力， 近年来：美、英、法、荷兰等国的单兵作战系统， 未来的单兵通信系统： 宽带化的、手持或便携式个人移动终端。
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
二、体系结构
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
有限的无线传输带宽
减少节点之间的交换的消息 减少控制消息带来的额外开销
网络路由时需考虑
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 由于节点资源受限，安全机制应该是分布式的
Ad Hoc网络所面临的问题(2)
1994年全球移动通信系统（GloMo）
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
资 助
自组织网络研究
1 2 3 4
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 其它研究机构
A C F
B
路由延时大，但是路由开销小
两种实现技术
源路由（分组携带完整的路由信息） 逐跳（Hop-by-Hop）路由
DSR、AODV、DYMO
Ad Hoc路由协议的性能指标
端到端数据吞吐量和延时
反映了数据的传输质量
路由获取时间
有数据要发送到发送出去的时间
乱序分组发送率
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
IEEE802.11b中的Ad-hoc模式
Ad Hoc网络的特点（1）
独立组网
不需要任何预先网络基础设施
1 2 3 4
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
Ad Hoc网络的特点（3）
1
特殊的无线信道特征
2
3 4
无线信道提供的网络带宽比有线信道低得多 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
协议的设计缺乏足够的适应性， 不能满足Ad Hoc网络动态变化 的需求，特别是在能量或者 QoS等约束条件下
应用层 传输层 网络层 链路层
跨层体系结构
任意层之间能够进行信息交互 协作
在动态环境下，根据能量或者 QoS等约束条件自适应调节 避免重复的功能，减少开销 减少反应时间，快速适应网络动 态变化
动态变化的网络拓扑结构
节点加入、离开、移动等 路由算法还未收敛,网络拓扑结构 就发生变化
有限的系统带宽、能量等资源
周期性地公告路由信息严重降低 系统的性能
间歇性的网络分割
传统路由协议容易形成路由回路
适应网络动态变 化 减少路由开销 引入按需路由 在路由时考虑能 量等约束条件
网络结构
C
平面结构
所有节点地位平等
H
D E
B F G
层次结构
网络被划分为簇（Cluster） 每个簇由簇首节点 (Cluster Head)和簇成员 节点(Cluster Member)构 成 簇首节点可形成更高一级 的网络
平面结构
8 3 6
1 2 簇首
5 3 4 6
7 9
8 0
簇成员
Ad Hoc：For the specific purpose only MANET：Mobile Ad-hoc Networks ANS：Ad Hoc Networks Scalability
Ad Hoc网络的定义
1 2 3 4
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 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
无线通信
李榕教授 华南师范大学物理与电信工程学院 2011年4月4日
第七讲
移动自组织和无线传感器网络 mobile ad hoc network
移动自组织网络 无线传感器网络
移动自组织网络 mobile ad hoc network
概述 体系结构 Ad Hoc网络路由 服务质量和能量意识
分簇（簇首选择和维护）
逻辑链路控制子层（LLC）: 流量和差错控制...
数据链路层
MAC：TDMA、CDMA、IEEE802.11、MACA...
功率控制和拓扑控制
物理层：扩频技术（DS－SS、HF－SS）、调制解调、发送接收
Ad Hoc网络中的跨层设计
严格分层的体系结构(OSI参考 模型，TCP/IP模型)
移动Ad Hoc网络(MANET)与移动IP
MANET
移动IP
Ad Hoc网络所面临的问题(1)
特殊的信道共享方式
共享信道 隐藏节点问题/暴露节点问题