无线自组织网络概述
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☆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。
第6章 无线自组织网络
,
本章内容简介
☆Ad Hoc网络概述 ☆MANET体系结构和协议原理 ☆MA来自百度文库ET的其它技术 ☆Ad Hoc网络的应用 ☆MANET的仿真
Ad Hoc网络概述
Ad Hoc网络
☆无线自组织（Ad Hoc）网络又称无线对等 网，是由若干个无线终端构成的一个临时 的、无中心的网络，网络中也不需要任何 基础设施。这种特殊的网络具有其独特的 优点和用途，可便捷地实现相互连接和资 源共享。
☆节点作为主机，可运行相关应用程序，以获取
或处理数据；
☆节点作为路由器，需运行相关路由协议，进行
路由发现、路由维护等常见操作，对收到的并非 发给自身的分组根据其目标地址予以转发。
A
B
C
一个简单的MANET网络
MANET的特点
☆拓扑结构动态变化
无固定通信设施和中央管理设备，网络节点随机 移动，拓扑中的各节点位置时时变化；无线发射 装置发送功率的变化、环境影响、信号间的互相 干扰等，都会造成网络拓扑结构的动态变化。
Ad Hoc网络的研究成果包含以下几个方面：
☆新的路由协议。主要以广播或组播方式建立网络路由，
基本原则是尽量避免广播风暴。例如自组织按需距离向量 协议AODV、目标序列距离向量协议DSDV、区域路由协 议ZRP等路由协议。
☆介质访问控制(MAC)协议，主要解决隐藏和暴露节点
问题，包括RTS/CTS方案、控制信道和数据信道分裂的双 信道方案、基于定向天线的MAC协议等
3
Ad Hoc网络概述
Ad Hoc网络的背景
☆Ad Hoc网络源于军事通信的需要，其前身是分 组无线网(Packet Radio Network) ☆1972年美国国防部高级研究计划署（DARPA） 启动分组无线网项目，主要研究分组无线网的应 用 ☆1993年，DAPRA启动可存活性自适应网络项目 ☆20世纪90年代开始，Ad Hoc网络的研究得到长 足进展
11
MANET体系结构和协议原理
MANET的结构
由于MANET具有的特殊性，实际组建网络时， 必须充分考虑网络的应用规模，扩展性和可靠性、 实时性等要求，再选择合适的网络拓扑结构。
通常MANET的拓扑结构可分两种：对等式结 构和分级结构
对等式结构
☆所有节点完全对等，源节点与目标节点通信时 存在多条路径，健壮性好，相对比较安全 ☆缺点是可扩充性略差，因为每个节点都需要知 道到达其他节点的路由。
Ad Hoc网络的研究成果包含以下几个方面：
☆Ad Hoc网络与蜂窝网络相结合，拓展其应用范围，提
高系统吞吐量
☆其他相关技术，多播或组播协议、地址分配、TCP协议、
节能控制、安全性、分布式算法、QoS等
☆用蓝牙节点组建Ad Hoc网络。应用蓝牙技术可组成微
微网（Piconet），再通过桥（Bridge）节点互联，即可形 成多跳Ad Hoc网络，可称为蓝牙散射网（Scatternet）。
➢ 缺点：维护分级结构需要节点执行簇头选举算法， 而簇头节点可能会成为网络瓶颈。
☆从对等式结构和分级结构的比对中可以看出， 当网络规模较小时，可采用简单的对等式结构； 网络规模较大时，应采用分级结构。
16
MANET的协议层次
MANET协议层次 上层引用协议
传输层
网络层 数据链路层
物理层
ISO/OSI层次结构 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层
●网络层，主要进行邻居发现、分组路由、拥 塞控制、网络互联等。 一个好的网络层路由协议应该满足以下要求： 分布式运行方式；提供无环回路由；按需进行 协议操作；可靠的安全性；提供休眠操作和单 向链路的支持。
MANET各协议层次具体功能
MANET的对等式结构
分级结构网络
☆分级结构中，网络通常会被分为多个簇。每个 簇由一个簇头和多个簇成员组成。各个簇的簇头 形成高一级的网络，高一级网络可以再分簇，以 形成更高一级的网络，直至最高级。
☆簇头节点负责簇内节点间数据的转发，簇头可 由算法自动生成，也可以预先指定。
14
分级结构网络分单频分级和多频分级
数据链路层
物理层
MANET各协议层次具体功能
●物理层，根据实际应用需要设计MANET物理 层。首先是通信频段的选择，目前通常采用 2.4GHz的ISM免许可的频段。其次，物理层必 须选择相应的无线通信机制，以实现良好的收、 发信功能。 物理层设备可使用多频段、多模式的无线传输 方式。
18
MANET各协议层次具体功能
6
移动Ad Hoc网络的定义
☆移动Ad Hoc网络(MANET)(又称移动多跳网或移
动对等网)是一种特殊的在不借助任何中间网络设 备的情况下，可在有限范围内实现多个移动终端 临时互联互通的网络。 可看做是一组带有无线收 发装置的移动终端所组成的一个临时性多跳自治 系统。
MANET中，每个节点既可作为主机，也可作为 中间路由设备。
☆单频分级中所有节点使用同一频率通信，需要 网关节点支持 ☆多频分级网络中，不同级采用不同通信频率。 低级网络的通信范围一般低于高级节点。
MANET的单频分级结构
簇
内部节点
簇头
网关节点
15
分级网络结构的优势与缺点
➢ 分级结构中，簇成员的功能较简单，有效减少了 路由控制信息的数量，使资源开销相对较小，从 而获得了较好的扩充性。
●数据链路层，分为MAC子层和LLC子层。 MAC子层决定了链路层的绝大部分功能。多跳 无线网络基于共享访问传输介质，需要MAC层 利用CSMA/CA和RTS/CTS机制解决隐藏节点和 暴露节点问题。 LLC子层负责向网络提供统一服务，以屏蔽底 层不同的MAC方法。
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MANET各协议层次具体功能
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。
第6章 无线自组织网络
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本章内容简介
☆Ad Hoc网络概述 ☆MANET体系结构和协议原理 ☆MA来自百度文库ET的其它技术 ☆Ad Hoc网络的应用 ☆MANET的仿真
Ad Hoc网络概述
Ad Hoc网络
☆无线自组织（Ad Hoc）网络又称无线对等 网，是由若干个无线终端构成的一个临时 的、无中心的网络，网络中也不需要任何 基础设施。这种特殊的网络具有其独特的 优点和用途，可便捷地实现相互连接和资 源共享。
☆节点作为主机，可运行相关应用程序，以获取
或处理数据；
☆节点作为路由器，需运行相关路由协议，进行
路由发现、路由维护等常见操作，对收到的并非 发给自身的分组根据其目标地址予以转发。
A
B
C
一个简单的MANET网络
MANET的特点
☆拓扑结构动态变化
无固定通信设施和中央管理设备，网络节点随机 移动，拓扑中的各节点位置时时变化；无线发射 装置发送功率的变化、环境影响、信号间的互相 干扰等，都会造成网络拓扑结构的动态变化。
Ad Hoc网络的研究成果包含以下几个方面：
☆新的路由协议。主要以广播或组播方式建立网络路由，
基本原则是尽量避免广播风暴。例如自组织按需距离向量 协议AODV、目标序列距离向量协议DSDV、区域路由协 议ZRP等路由协议。
☆介质访问控制(MAC)协议，主要解决隐藏和暴露节点
问题，包括RTS/CTS方案、控制信道和数据信道分裂的双 信道方案、基于定向天线的MAC协议等
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Ad Hoc网络概述
Ad Hoc网络的背景
☆Ad Hoc网络源于军事通信的需要，其前身是分 组无线网(Packet Radio Network) ☆1972年美国国防部高级研究计划署（DARPA） 启动分组无线网项目，主要研究分组无线网的应 用 ☆1993年，DAPRA启动可存活性自适应网络项目 ☆20世纪90年代开始，Ad Hoc网络的研究得到长 足进展
11
MANET体系结构和协议原理
MANET的结构
由于MANET具有的特殊性，实际组建网络时， 必须充分考虑网络的应用规模，扩展性和可靠性、 实时性等要求，再选择合适的网络拓扑结构。
通常MANET的拓扑结构可分两种：对等式结 构和分级结构
对等式结构
☆所有节点完全对等，源节点与目标节点通信时 存在多条路径，健壮性好，相对比较安全 ☆缺点是可扩充性略差，因为每个节点都需要知 道到达其他节点的路由。
Ad Hoc网络的研究成果包含以下几个方面：
☆Ad Hoc网络与蜂窝网络相结合，拓展其应用范围，提
高系统吞吐量
☆其他相关技术，多播或组播协议、地址分配、TCP协议、
节能控制、安全性、分布式算法、QoS等
☆用蓝牙节点组建Ad Hoc网络。应用蓝牙技术可组成微
微网（Piconet），再通过桥（Bridge）节点互联，即可形 成多跳Ad Hoc网络，可称为蓝牙散射网（Scatternet）。
➢ 缺点：维护分级结构需要节点执行簇头选举算法， 而簇头节点可能会成为网络瓶颈。
☆从对等式结构和分级结构的比对中可以看出， 当网络规模较小时，可采用简单的对等式结构； 网络规模较大时，应采用分级结构。
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MANET的协议层次
MANET协议层次 上层引用协议
传输层
网络层 数据链路层
物理层
ISO/OSI层次结构 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层
●网络层，主要进行邻居发现、分组路由、拥 塞控制、网络互联等。 一个好的网络层路由协议应该满足以下要求： 分布式运行方式；提供无环回路由；按需进行 协议操作；可靠的安全性；提供休眠操作和单 向链路的支持。
MANET各协议层次具体功能
MANET的对等式结构
分级结构网络
☆分级结构中，网络通常会被分为多个簇。每个 簇由一个簇头和多个簇成员组成。各个簇的簇头 形成高一级的网络，高一级网络可以再分簇，以 形成更高一级的网络，直至最高级。
☆簇头节点负责簇内节点间数据的转发，簇头可 由算法自动生成，也可以预先指定。
14
分级结构网络分单频分级和多频分级
数据链路层
物理层
MANET各协议层次具体功能
●物理层，根据实际应用需要设计MANET物理 层。首先是通信频段的选择，目前通常采用 2.4GHz的ISM免许可的频段。其次，物理层必 须选择相应的无线通信机制，以实现良好的收、 发信功能。 物理层设备可使用多频段、多模式的无线传输 方式。
18
MANET各协议层次具体功能
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移动Ad Hoc网络的定义
☆移动Ad Hoc网络(MANET)(又称移动多跳网或移
动对等网)是一种特殊的在不借助任何中间网络设 备的情况下，可在有限范围内实现多个移动终端 临时互联互通的网络。 可看做是一组带有无线收 发装置的移动终端所组成的一个临时性多跳自治 系统。
MANET中，每个节点既可作为主机，也可作为 中间路由设备。
☆单频分级中所有节点使用同一频率通信，需要 网关节点支持 ☆多频分级网络中，不同级采用不同通信频率。 低级网络的通信范围一般低于高级节点。
MANET的单频分级结构
簇
内部节点
簇头
网关节点
15
分级网络结构的优势与缺点
➢ 分级结构中，簇成员的功能较简单，有效减少了 路由控制信息的数量，使资源开销相对较小，从 而获得了较好的扩充性。
●数据链路层，分为MAC子层和LLC子层。 MAC子层决定了链路层的绝大部分功能。多跳 无线网络基于共享访问传输介质，需要MAC层 利用CSMA/CA和RTS/CTS机制解决隐藏节点和 暴露节点问题。 LLC子层负责向网络提供统一服务，以屏蔽底 层不同的MAC方法。
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MANET各协议层次具体功能