ADHOC论文范本.docx

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1、第2章无线自组网无线白组网是一种无中心、白组织的多跳无线网络,它不须要任何固定的网络通信基研!设施，而能随时随地组建临时性的网络。由于这种便利性，并且随着无线通信技术的发展和移动终端性能的提高，人们对它的需求日益增加。本章介绍了一些关于无线自组网的背景学问。首先介绍了无线自组网的定义及其发展过程；然后时该网络的特点和应用领域作了简洁的阐述和分析：最终给出了无线自组网络的体系结构和网络协议栈.2.1无线自组网的定义Adhoc一词来源于拉丁语,其意思为forthis”,引申为forthispurposeOnly”，即“特殊地，特地地为某一即将发生的特定目标、事务或局势而不为其他的”的意思.本文提及

2、的“Adhoc技术”所标称的就是一种无线特定的网络结构，强调的是多跳、自组织、无中心的概念，所以国内一般把基于Adhoc技术的网络称为“自组网”，或齐“多跳网络”等等。Adhoc网络是由一组带有无线收发装黄的移动节点，为了完成某个任务而组成的一个多跳的临时性自治系统，因此移动节点除具有主机功能以外，还具有路由功能，可以通过无战连接构成随意的网络拓扑。这种网络既可以独立工作，也可以与Internet或蛭窝无线网络连接。但在后一种状况中，Adhoc网络通常是以末端子网（树桩网络）的形式接入到现有网络中.考虑到带窕和功率的限制，无线自组网股不适于作为中间传输网络，它只允许产生于或目的地是网络内部节点

3、的信息进出，而不让其它信息穿越木网络，从而大大削减了与现存Internet互操作的路由开箱.在dhoc网络中，每个移动节点兼备路由器和主机两种功能：作为主机，节点须要运行面对用户的应用程序：作为路由器，节点须要运行相应的路由协议,依据路由策略和路由表参与分组转发和路由维护工作.Adhoc网络中的节点间的路由通常由多个网段（跳）组成，由于节点的无线传输范围有限,两个无法干腌通信的节点往往要通过多个中间节点的转发来实现通信，所以，它又被称为多跳2.3无线自组网的特点无线自组网的特点与利用基站管理移动节点的有中心结构网络不同，这种无线互联网络节点临时组网，网络中没有固定的基站和移动交换中心，要依靠节

4、点本身去实现路由功能，每个节点就是一个路由器。假如两个移动节点位于无线沟通范围内，那么它们就可以通过无线信道干脆建立连接，否则将利用中间的相邻节点转发报文。也就是说，这种网络可以在任何时刻、任何地点不须要现有信息基础网络设施，实现系统内的数据交换，并实现自组织的网络管理。因此，这种无线自组网具有较高的移动性和较强的自适应实力，特殊适合在军事行动及抢险救灾等紧急状况下应用。概括而言，这种无中心的自适应无线计算机网络是一种移动、多跳、自律式系统，因此它具有以下一些主要特征：无中心：无线自组网没有严格的通信管理限制中心。全部节点的地位同等，即是一个对等式网络：网络的自组织特性:无线自组网相对常规通信

5、网络而言，最大的区分就是可以在任何时刻、任何地点，不须要现有的信息基础网络设施的支持，快速构建起一个自由移动的通信网络：多跳路由：当网络内的节点要与其覆蛊范围之外的节点进行通信时，须要中间节点的多跳转发。与固定网络的多跳不同，无线自组网中的多跳路由是由一般的网络节点完成的，而不是由专用的路由设备（如路由涔完成的：动态变更的网络拓扑结构：从网络层来看，无线自组网络中，移动用户可以以随意的速度和随意方式在网中移动，加上无线发送装巴发送功率的变更、无线信道间的相互干扰因素、地形因素等的影响，节点间通过无线信道形成的网络拓扑结构随时会发生变更：特殊的信道共享方式：传统的共享广播信道是一跳共享的。而在A

6、dhoC网络中，广播信道是多跳共享的。个节点发送的信息，只有其跳相邻节点可以监听到，因此空间上相距较远的节点可以同时发送数据而不会相互影晌，提高了信道的空间更用度。链路带宽受限、容坡时变：无线信道本身的物理特性使无线自组网的网络带宽相对有线方式要低得多，另外还要考虑无线信道竞争时所产生的信号衰落、碰撞、堵塞、噪声干扰等因素，实际可用带宽要小得多。同时，由于拓扑动态变更导致每个节点转发的业务量随时间而变更，因此与有线网络不同，它的链路容量无线传感器网络被称为让生活“改头换面”的六大新技术之，也是无线自组网络应用的个大领域.在很多场合，传感器网络只能运用无线通信技术组网，同时受到体积和电池供电等因

7、素的限制，传感涔的放射功率不行能很大，在这种状况下，符分散在各处的传感器组成无线自组网，通过多跳转发来实现传感器之间和传感耦网络与限制中心之间的通信是特别好用的解决方法。(3)移动会议目前，越来越多的人携带手提电脑、PDA(个人数字助理)等便携式设备参与各种会议。假如与会在不用借助路由器、集线罂或基站，就能将各种移动终端快速地组织成无线网络，从而完成提问、沟通以及资料的分发，无旋具有重要的意义，而移动八dhoc网络就具有这样的功能。当一些移动用户聚集在办公室外的某个环境时，他们也可以借助移动Adhoc网络来协同工作。借助于移动Mlhoc网络，还可以实现分布式会议.(4)移动网络配备有无线装置的

8、便携式计算机常常被携带到办公室或旅途中，由于这些计算机根本就没有与拓扑相关的固定IP地址，所以通过传统的移动IP协议无法为其供应连接，而是要采纳移动多跳方式联网。由于采纳的是平面拓扑，因而没有地址变更的问题，从而使得这些移动节点仍旧犹如连接在标准的计算环境中一样。(5)个人区域网络个人区域网络(PAN)的概念是由IEEE802.15提出的，该网络只包含与某个人亲密相关的装置。这些装身可能不与广域网相连，但它们在进行某项活动时乂的确须要通信。目前，蓝牙技术只晶实现室内近距离的通信，然而移动AdhOC网络则能够为建立室外更大范围的PAN与PN之间的互联供应了技术可能性。(6)紧急服务和灾难曳原在自

9、然灾难或其它各种缘由导致网络基础设施出现故障或被毁坏而无法运用时，快速地药原通信是特别重要的，借助于移动AdhOC网络技术和协议，可以快速地建立临时网络，延长网络基咄设施，从而为营救赢得时间，削诚灾难所带来的危宙。例如，在因地震而使得基站、通信干线等基础通信设施无法运用时，可以形成移动Alhoc网络来快速地建立联系，以主动组织营救。(7)车载自组网一FleetNet车教自组网络FIeetNet,也称道路Internet(InterntontheROad),是特地为汽车通信设计的自组网络。FleetNet的设计目标是建立个汽车间通信的平台，为司机和旅客供应便利，使旅行更加舒适。在药驶车辆时,人们

10、可以通过FleCtNet在无线自组网中，每个节点地位通常同等，而I1.都可以移动，其采纳的结构一般有两种：平面结构和分级结构。平面结构如图2-1所示，它是最基本的结构，其中全部节点的地位都是同等的，因而又可以称为对等式结构。在分级结构中，网络被分为簇，每个簇由一个簇头和多个簇成员组成，这些簇头形成了高一级的网络；在高一级的网络中，又可以分簇，再次形成更高一级的网络，以此类推，直至最离级.在分级结构中，簇头节点负或簇间数据的转发。簇头可以预先指定，也可以由节点运用簇头选举算法选举产生。ffl三l孵2：靛科块族成员图2T平面结构依据网络节点不同的物理配21.分级结构的网络又可以被分为单频分级网络和

11、多频分级网络两种.单频率分级网络如图2-2所示，全部节点运用同个频率进行通信。为了实现旗头之间的通信，要有网关节点（也就是同时属于两个筑的节点）的支持。簇头和网关形成了高一级的网络，称为虚拟书干.图2-2单频分级结构多频分级网络中，不同级采纳不同的通信频率。低级节点的通信范用较小，而高级节点耍橙盖较大的范围.因此，面级的节点同时处多个级中，有多个频率，用不同的频率实现不同级的通信。在图2-3所示的两级网络中，簇头节点有两个频率。频率I用于簇头与簇成员的通信。而频率2用于族头之间的通信。级结构并运用了TDMA、CDMA等信道接入技术。演着对无线自组网中QoS要求的提高,采纳基于有中心的技术可能是

12、最佳的选择。所以随着应用的增加,Adhoc网络渐渐呈现出分级化的趋势。2. 6协议体系结构由于无线自组网的特殊组织形式，固定网络和有中心无线网络（如蜂窝网）的协议无法干脆被它采纳。因而须要设计特地适用于该网络的协议。参照OSI的七层协议模型和TCP/IP体系结构，并依据无线自组网络的特征，可聘无线自组网络的协议栈分为五层.物理层物理展的功能包括信道的区分和选择、无线信号的编译码以及监测、发送/接收、调制/解调等。由于多径传播带来的多径衰落、码间串扰，以及无线传输的空间广播特征带来的节点间的相互干扰，使得无线自组网徒路带宽容量降低。因此,物理层的设计目标是以相对低的能量消耗来克服无线媒体的传输损

13、伤，以获得较大的链路容量。为达到该设计目标，物理层必需采纳的关键技术包括调制解调、信道编码、自适应功率限制、自适应干扰抵消、自适应速率限制等。数据链路层无线自组网的数据链路U分为信道接入限制子U（MAC子U）和链路限制子层它们各自完成不同的功能。MAC了层规定了不同用户如何共享可用的媒体资源,即限制移动节点对共享无线信道的访问，包括两部分：一是信道的划分，即如何把频谱划分为不同的信道：二是信道的安排，即如何把信道安排给不同的用户。信道划分的方法包括须分、时分、码分或这些方法的组合等。该子层处在协议栈软件的最底乂，是报文在无线信道上发送和接收的干脆限制者，因此信道接入限制协议能否有效地运用无线信

14、道的有限带宽，将对自组网的性能起若确定性的作用。相对于传统的网络，无线自组网存在“院终端”和“暴露终端”问题，因此该网络的MAC子层必需解决这些问题。这些问题吸引了很多人的关注，成为了无线自组网探讨的热点之一，目前已提出了很多解决方案，但这些方案都不能较好地完全解决这些问题。链路限制子乂负货向网络供应统一的服务，屏蔽底U不同的MAC方法“具体第3章无线自组网路由协议分析和其它网络相比（比如，静态的因特网），无线自组网最大的特色在网络层的路由协议。多跳的无线自组网由于其无线信道的多变，节点随意移动、加入或离开等，引起r网络拓扑结构的频繁变更，这给无线自组网的路由协议设计带来了严峻的挑战，同时也成

15、为了当前无线自组网探讨的热点。本章首先从面临的问题、设计的基本思想和要求这些方面阐述了无线自组网路由协议当前的基本状况:然后对当前取得的成果进行分类：圾终依据分类状况时典型的协议作了简洁的介绍和分析。2.1 路由协议设计面临的问题常规的路由协议是针对有线的固定网络设计的，它们的拓扑结构是固定的，不会出现大的变更，因此在设计路由协议时几乎很少或者不考虑网络结构的变更,比如基于距曲矢量的路由协议RIP,和基于链路状态的路由协议OSPF等。常规路由协议在动态变更的网络中就会花费很多资源去计算路由，而且协议状态将始终处于不收敛状态，从而致使数据的传输无法实现，因此常规的路由协议根本无法适用于无线自组网

16、，须要采纳新的或改进后的路由协议。除了拓扑结构频繁变更外，相对于常规的路由协议，无线自组网的路由协议设计还面临着以卜的问题：存在单向信道。由于放射功率的不对称和地形地貌的影响，无线自组网中节点间可能存在单向信道。在常规路由协议设计中常常没有考虑这个问翘或者必需以双向道路为工作的前提，由此它们不能精确地反映无线自组网的拓扑结构，也不能正确地计算出路由。带宽资源受限。无线自组网运用的是无线信道，因此网络带宽相对有限。常规路由协议在选路过程中，须要路由潺定期发送路由更新报文，并且路由器之间是通过交换路由报文进行邻居节点活动状态检测，这样周期性广播路由限制报文会消耗大量的网络带宽，这招对有限的无线信道带宽带来更大的压力.无线移动终端的局限性。移动终端通常采纳电池供电方式，因此能源受限.3. 2当前路由协议的基本思想向信道也是对路由协议的要