Ad_Hoc無線網(wǎng)絡(luò)

1、1 近年來，移動通信技術(shù)得到了飛速發(fā)展和普及，近年來，移動通信技術(shù)得到了飛速發(fā)展和普及，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如蜂窩移動通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程。新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如蜂窩移動通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程。 常見的移動網(wǎng)絡(luò)常以常見的移動網(wǎng)絡(luò)常以蜂窩網(wǎng)絡(luò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)或或無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)等形式等形式出現(xiàn)。出現(xiàn)。v在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，移動終端之間的通信必須借助于基在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，移動終端之間的通信必須借助于基站和移動交換機(jī)的轉(zhuǎn)接完成；站和移動交換機(jī)的轉(zhuǎn)接完成；v在無線局域網(wǎng)中，移動終端通過無線接入點(diǎn)連接到在無線局域網(wǎng)中，移動終端通過無線接入點(diǎn)連接到現(xiàn)有的固定網(wǎng)絡(luò)。即工作在有接入點(diǎn)和有線骨干網(wǎng)現(xiàn)有的固定網(wǎng)絡(luò)。即工作在有接入點(diǎn)和有線骨干

2、網(wǎng)的模式下。的模式下。 移動網(wǎng)絡(luò)和無線通信技術(shù)是對固定有線網(wǎng)絡(luò)的移動網(wǎng)絡(luò)和無線通信技術(shù)是對固定有線網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充和發(fā)展，它們需要固定基礎(chǔ)設(shè)施的支持，并且補(bǔ)充和發(fā)展，它們需要固定基礎(chǔ)設(shè)施的支持，并且一般一般采用集中式的控制方式采用集中式的控制方式。23 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的前身是分組無線網(wǎng)（網(wǎng)絡(luò)的前身是分組無線網(wǎng)（Packet Radio Network）。）。v早在早在1972年，美國年，美國DARPA（Defense Advanced Research Project Agency）就啟動了分組無線網(wǎng)）就啟動了分組無線網(wǎng)（ PRNET, Packet Radio

3、NETwork）項目，研究）項目，研究在戰(zhàn)場環(huán)境下利用分組無線網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在戰(zhàn)場環(huán)境下利用分組無線網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。v1983年，年，DARPA啟動了可存活自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)項目啟動了可存活自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)項目SURAN（Survivable Adaptive Network），研究），研究如何將如何將PRNET的研究成果加以擴(kuò)展，以支持更大的研究成果加以擴(kuò)展，以支持更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。4 Ad Hoc Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生v1994年，年，DARPA又啟動了全球移動信息系又啟動了全球移動信息系統(tǒng)統(tǒng)GloMo（Globle Mobile Information Systems）項目，旨

4、在對能夠滿足軍事應(yīng)用）項目，旨在對能夠滿足軍事應(yīng)用需要的、可快速展開、高抗毀性的移動信息需要的、可快速展開、高抗毀性的移動信息系統(tǒng)進(jìn)行全面深入的研究。系統(tǒng)進(jìn)行全面深入的研究。v成立于成立于1991年年5月的月的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)委員會標(biāo)準(zhǔn)委員會采用了采用了“Ad hoc網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)”一詞來描述這種特殊一詞來描述這種特殊的自組織對等式多跳移動通信網(wǎng)絡(luò)，的自組織對等式多跳移動通信網(wǎng)絡(luò)，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)就此誕生。網(wǎng)絡(luò)就此誕生。5 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生vIETF（Internet Engineering Task Force）也將也將Ad hoc網(wǎng)絡(luò)稱為網(wǎng)絡(luò)稱為MANET（移動（移動Ad

5、 hoc網(wǎng)絡(luò)）。網(wǎng)絡(luò)）。vAd Hoc的意思是的意思是“for this”引申為引申為“for this purpose only”，即，即“為某種目的設(shè)置的，為某種目的設(shè)置的，特別的特別的”意思，即意思，即Ad hoc網(wǎng)絡(luò)是一種有特網(wǎng)絡(luò)是一種有特殊用途的網(wǎng)絡(luò)。殊用途的網(wǎng)絡(luò)。67Ad hocAd hoc網(wǎng)絡(luò)中，移動終端兼?zhèn)渚W(wǎng)絡(luò)中，移動終端兼?zhèn)渲鳈C(jī)主機(jī)和和路由器路由器兩種功能：兩種功能：作為主機(jī)，終端需要運(yùn)行面向用戶的應(yīng)用程序；作為主機(jī)，終端需要運(yùn)行面向用戶的應(yīng)用程序； 作為路由器，終端需要運(yùn)行相應(yīng)的路由協(xié)議，根據(jù)路由作為路由器，終端需要運(yùn)行相應(yīng)的路由協(xié)議，根據(jù)路由策略和路由表參與分組轉(zhuǎn)發(fā)和路由

6、維護(hù)工作。策略和路由表參與分組轉(zhuǎn)發(fā)和路由維護(hù)工作。在在Ad hocAd hoc網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)間的路由通常由多個網(wǎng)段網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)間的路由通常由多個網(wǎng)段( (跳跳) )組成，由于終端的無線傳輸范圍有限，兩個無法直組成，由于終端的無線傳輸范圍有限，兩個無法直接通信的終端節(jié)點(diǎn)往往要通過多個中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)來實接通信的終端節(jié)點(diǎn)往往要通過多個中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)來實現(xiàn)通信。所以，它又被稱為現(xiàn)通信。所以，它又被稱為多跳無線網(wǎng)、自組織網(wǎng)絡(luò)、多跳無線網(wǎng)、自組織網(wǎng)絡(luò)、無固定設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)或?qū)Φ染W(wǎng)絡(luò)。無固定設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)或?qū)Φ染W(wǎng)絡(luò)。Ad hocAd hoc網(wǎng)絡(luò)同時具備移動通信和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)同時具備移動通信和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

7、，可以看作是一種特殊類型的移動計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。可以看作是一種特殊類型的移動計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。8ABCDEFGHI910同構(gòu)型同構(gòu)型移動移動Ad Ad HocHoc網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)？異構(gòu)？ Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn): 1 1）無中心和自組織性）無中心和自組織性Ad hocAd hoc網(wǎng)絡(luò)中沒有絕對的控制中心，網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)中沒有絕對的控制中心，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通過分布式算法來協(xié)調(diào)彼此的行為，無需節(jié)點(diǎn)通過分布式算法來協(xié)調(diào)彼此的行為，無需人工干預(yù)和任何其它預(yù)置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，可以在人工干預(yù)和任何其它預(yù)置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，可以在任何時刻任何地方快速展開并自動組網(wǎng)。由于任何時刻任何地方快速展開并自動組網(wǎng)。由于網(wǎng)絡(luò)的分

8、布式特征、節(jié)點(diǎn)的冗余性和不存在單網(wǎng)絡(luò)的分布式特征、節(jié)點(diǎn)的冗余性和不存在單點(diǎn)故障點(diǎn)，使得網(wǎng)絡(luò)的健壯性和抗毀性很好。點(diǎn)故障點(diǎn)，使得網(wǎng)絡(luò)的健壯性和抗毀性很好。11 Ad hocAd hoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn): : 2 2）自動配置）自動配置自動配置是自動配置是Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的基本特征，節(jié)點(diǎn)必須網(wǎng)絡(luò)的基本特征，節(jié)點(diǎn)必須檢測其它節(jié)點(diǎn)以及它們可以提供的服務(wù)。由于檢測其它節(jié)點(diǎn)以及它們可以提供的服務(wù)。由于網(wǎng)絡(luò)動態(tài)變化，自動配置過程需要確保網(wǎng)絡(luò)能網(wǎng)絡(luò)動態(tài)變化，自動配置過程需要確保網(wǎng)絡(luò)能夠正常工作，這涉及到連接夠正常工作，這涉及到連接Internet的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的更換，簇頭的更新等。在網(wǎng)絡(luò)形成階段，節(jié)

9、的更換，簇頭的更新等。在網(wǎng)絡(luò)形成階段，節(jié)點(diǎn)可以就網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行協(xié)商（星形、環(huán)形、點(diǎn)點(diǎn)可以就網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行協(xié)商（星形、環(huán)形、點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)、平面和分級），這依賴于網(wǎng)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)、平面和分級），這依賴于網(wǎng)絡(luò)的類型、底層的無線技術(shù)和應(yīng)用的需求絡(luò)的類型、底層的無線技術(shù)和應(yīng)用的需求。12Ad hocAd hoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn): : Ad hocAd hoc網(wǎng)絡(luò)中，移動終端能夠以任意速度和網(wǎng)絡(luò)中，移動終端能夠以任意速度和任意方式在網(wǎng)中移動，并可以隨時關(guān)閉電臺，任意方式在網(wǎng)中移動，并可以隨時關(guān)閉電臺，加上無線發(fā)送裝置的天線類型多種多樣、發(fā)加上無線發(fā)送裝置的天線類型多種多樣、發(fā)送功率的變化、無線信道間的

10、互相干擾、地送功率的變化、無線信道間的互相干擾、地形和天氣等綜合因素的影響，移動終端間通形和天氣等綜合因素的影響，移動終端間通過無線信道形成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潆S時可能發(fā)生變過無線信道形成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潆S時可能發(fā)生變化，而且變化的方式和速度都難以預(yù)測?；?，而且變化的方式和速度都難以預(yù)測。13Ad hocAd hoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn): :4 4）受限的無線傳輸帶寬）受限的無線傳輸帶寬 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)采用無線傳輸技術(shù)作為底層通信網(wǎng)絡(luò)采用無線傳輸技術(shù)作為底層通信手段，由于無線信道本身的物理特性，它所手段，由于無線信道本身的物理特性，它所能提供的網(wǎng)絡(luò)帶寬相對有線信道要低得多。能提供的網(wǎng)絡(luò)帶寬相對有線信道要低得

11、多。此外，考慮到競爭共享無線信道產(chǎn)生的沖突、此外，考慮到競爭共享無線信道產(chǎn)生的沖突、信號衰減、噪音和信道之間干擾等多種因素，信號衰減、噪音和信道之間干擾等多種因素，移動終端得到的實際帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理論上的移動終端得到的實際帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理論上的最大帶寬。最大帶寬。14Ad hocAd hoc網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)中， 移動終端具有攜帶方便、輕便靈移動終端具有攜帶方便、輕便靈巧等好處，但是也存在固有缺陷，例如能源受限、巧等好處，但是也存在固有缺陷，例如能源受限、內(nèi)存較小、內(nèi)存較小、CPUCPU性能較低等，從而給應(yīng)用程序設(shè)計性能較低等，從而給應(yīng)用程序設(shè)計開發(fā)帶來一定的難度，同時屏幕等外設(shè)較小，不開發(fā)帶來一定的難

12、度，同時屏幕等外設(shè)較小，不利于開展功能較復(fù)雜的業(yè)務(wù)。利于開展功能較復(fù)雜的業(yè)務(wù)。 Ad hocAd hoc網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的無線移動網(wǎng)絡(luò)，由于采網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的無線移動網(wǎng)絡(luò)，由于采用無線信道、有限電源、分布式控制等技術(shù)，它用無線信道、有限電源、分布式控制等技術(shù)，它更容易受到被動竊聽、主動入侵、拒絕服務(wù)、剝更容易受到被動竊聽、主動入侵、拒絕服務(wù)、剝奪奪“睡眠睡眠”等網(wǎng)絡(luò)攻擊。信道加密、抗干擾、用等網(wǎng)絡(luò)攻擊。信道加密、抗干擾、用戶認(rèn)證和其它安全措施都需要特別考慮。戶認(rèn)證和其它安全措施都需要特別考慮。15在目前在目前Internet環(huán)境下，可以采用子網(wǎng)、無環(huán)境下，可以采用子網(wǎng)、無級域間路由（級域間路由（

13、CIDR）和變長子網(wǎng)掩碼）和變長子網(wǎng)掩碼（VLSM）等技術(shù)，增強(qiáng)了）等技術(shù)，增強(qiáng)了Internet的可擴(kuò)展的可擴(kuò)展性。但是動態(tài)變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使得具有不同性。但是動態(tài)變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使得具有不同子網(wǎng)地址的移動終端可能同時處于一個子網(wǎng)地址的移動終端可能同時處于一個Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，因而子網(wǎng)技術(shù)所帶來的可擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)中，因而子網(wǎng)技術(shù)所帶來的可擴(kuò)展性無法應(yīng)用在性無法應(yīng)用在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。16由于節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率的限制，節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍有由于節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率的限制，節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍有限。當(dāng)它要與其覆蓋范圍之外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信限。當(dāng)它要與其覆蓋范圍之外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時，需要中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)。此外，時，需要

14、中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)。此外，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)中的多跳路由是由普通節(jié)點(diǎn)協(xié)作完成的，而不中的多跳路由是由普通節(jié)點(diǎn)協(xié)作完成的，而不是由專用的路由設(shè)備（如路由器）完成的。是由專用的路由設(shè)備（如路由器）完成的。Ad hoc網(wǎng)絡(luò)采用無線信道通信，由于地形環(huán)境或網(wǎng)絡(luò)采用無線信道通信，由于地形環(huán)境或發(fā)射功率等因素影響可能產(chǎn)生單向無線信道。異發(fā)射功率等因素影響可能產(chǎn)生單向無線信道。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中該問題尤為突出。構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中該問題尤為突出。17傳統(tǒng)的共享廣播式信道是一跳共享的。而在傳統(tǒng)的共享廣播式信道是一跳共享的。而在Ad Ad hochoc網(wǎng)絡(luò)中，廣播信道是多跳共享的，一個節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中，廣播信道是多跳共享的，一個節(jié)點(diǎn)的發(fā)送

15、，只有其一跳相鄰節(jié)點(diǎn)可以聽到。的發(fā)送，只有其一跳相鄰節(jié)點(diǎn)可以聽到?？紤]到成本和易于攜帶，節(jié)點(diǎn)不能配備太多數(shù)考慮到成本和易于攜帶，節(jié)點(diǎn)不能配備太多數(shù)量的發(fā)送接收器，并且節(jié)點(diǎn)一般依靠電池供電。量的發(fā)送接收器，并且節(jié)點(diǎn)一般依靠電池供電。因此如何節(jié)省節(jié)點(diǎn)電源、延長工作時間是個突因此如何節(jié)省節(jié)點(diǎn)電源、延長工作時間是個突出問題。出問題。181.軍事應(yīng)用2.傳感器網(wǎng)絡(luò)3.緊急場合4.偏遠(yuǎn)野外5.臨時場合6.動態(tài)場合哈佛大學(xué)研究的高速路上自動駕駛汽車間的通信。哈佛大學(xué)研究的高速路上自動駕駛汽車間的通信。192021 Ad HocAd Hoc網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)不僅要具備普通移動終端的功網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)不僅要具備普通移動終端的

16、功能，還要具有報文轉(zhuǎn)發(fā)能力，即具備路由器的功能，還要具有報文轉(zhuǎn)發(fā)能力，即具備路由器的功能。因此，就完成的功能而言，可以將節(jié)點(diǎn)分為：能。因此，就完成的功能而言，可以將節(jié)點(diǎn)分為：主機(jī)、路由器和電臺三部分主機(jī)、路由器和電臺三部分完成普通移動終端的功能，包括人機(jī)接完成普通移動終端的功能，包括人機(jī)接口、數(shù)據(jù)處理等應(yīng)用軟件?？凇?shù)據(jù)處理等應(yīng)用軟件。 主要負(fù)責(zé)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由主要負(fù)責(zé)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由信息，完成報文的轉(zhuǎn)發(fā)功能。信息，完成報文的轉(zhuǎn)發(fā)功能。 為信息傳輸提供無線信道支持為信息傳輸提供無線信道支持2223路由器路由器主機(jī)主機(jī)路由器路由器主機(jī)主機(jī)單主機(jī)單電臺單主機(jī)單電臺 單主機(jī)多電臺單主

17、機(jī)多電臺主機(jī)主機(jī)主機(jī)路由器路由器多主機(jī)單多主機(jī)單/ /多電臺多電臺24Ad HocAd Hoc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)淇勺兊木W(wǎng)絡(luò)包含四種基本結(jié)構(gòu)：拓?fù)淇勺兊木W(wǎng)絡(luò)包含四種基本結(jié)構(gòu)：v中心式控制結(jié)構(gòu)中心式控制結(jié)構(gòu)v分層中心式控制結(jié)構(gòu)分層中心式控制結(jié)構(gòu)v完全分布式控制結(jié)構(gòu)完全分布式控制結(jié)構(gòu) ( (平面結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)) )v分層分布式控制結(jié)構(gòu)分層分布式控制結(jié)構(gòu) ( (分級結(jié)構(gòu)分級結(jié)構(gòu)) ) 集中式控制結(jié)構(gòu)分布式控制結(jié)構(gòu)普通節(jié)點(diǎn)設(shè)備較簡單，普通節(jié)點(diǎn)設(shè)備較簡單，中心控制節(jié)點(diǎn)設(shè)備較中心控制節(jié)點(diǎn)設(shè)備較復(fù)雜，有較強(qiáng)的處理復(fù)雜，有較強(qiáng)的處理能力，負(fù)責(zé)選擇路由能力，負(fù)責(zé)選擇路由和實施流量控制。和實施流量控制。25平面結(jié)構(gòu)

18、平面結(jié)構(gòu)Ad HocAd Hoc網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)：特點(diǎn)：26缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：在節(jié)點(diǎn)數(shù)目很多，特別是節(jié)點(diǎn)大量移動的情況下，在節(jié)點(diǎn)數(shù)目很多，特別是節(jié)點(diǎn)大量移動的情況下，平面結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的控制開銷很大，路由經(jīng)常中斷。平面結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的控制開銷很大，路由經(jīng)常中斷。每個節(jié)點(diǎn)都需要知道到達(dá)其他所有節(jié)點(diǎn)的路由，每個節(jié)點(diǎn)都需要知道到達(dá)其他所有節(jié)點(diǎn)的路由，可擴(kuò)展性差?？蓴U(kuò)展性差。只適用于中小規(guī)模的只適用于中小規(guī)模的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。平面結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)27分級結(jié)構(gòu)的分級結(jié)構(gòu)的Ad HocAd Hoc網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)q Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)被劃分為若干個簇網(wǎng)絡(luò)被劃分為若干個簇(cluster)。q 每個簇由一個簇頭每個

19、簇由一個簇頭(cluster header )和多個簇成員和多個簇成員 (cluster Member )組成。組成。q 簇頭形成高一級的網(wǎng)絡(luò)。簇頭形成高一級的網(wǎng)絡(luò)。q 在高一級網(wǎng)絡(luò)中又可再分簇，形成更高一級的網(wǎng)絡(luò)。在高一級網(wǎng)絡(luò)中又可再分簇，形成更高一級的網(wǎng)絡(luò)。q 在分級結(jié)構(gòu)中，簇頭節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)簇間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，它在分級結(jié)構(gòu)中，簇頭節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)簇間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，它 可以預(yù)先指定，也可以使用算法選舉產(chǎn)生?？梢灶A(yù)先指定，也可以使用算法選舉產(chǎn)生。q 根據(jù)不同的硬件配置，分級結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)又可以分為根據(jù)不同的硬件配置，分級結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)又可以分為 單頻分級單頻分級和和多頻分級多頻分級兩種。兩種。28簇簇簇簇頭頭網(wǎng)網(wǎng)關(guān)關(guān)簇

20、成簇成員員所有節(jié)點(diǎn)使用同一所有節(jié)點(diǎn)使用同一頻率通信頻率通信網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)支持簇頭網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)支持簇頭之間的通信之間的通信網(wǎng)關(guān)：在分簇結(jié)構(gòu)網(wǎng)關(guān)：在分簇結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)關(guān)是指同時中，網(wǎng)關(guān)是指同時位于兩個簇頭通信位于兩個簇頭通信范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)。范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)。29簇簇簇簇頭頭簇成簇成員員高高級級低低級級不同級采用不同的通信頻率不同級采用不同的通信頻率30分級結(jié)構(gòu)的分級結(jié)構(gòu)的Ad HocAd Hoc網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)特點(diǎn)v 在分級結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，簇頭節(jié)點(diǎn)要維護(hù)到達(dá)其在分級結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，簇頭節(jié)點(diǎn)要維護(hù)到達(dá)其他簇頭的路由信息，還要知道網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)他簇頭的路由信息，還要知道網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)與簇的所屬關(guān)系。與簇的所屬關(guān)系。v 簇成員的功

21、能比較簡單，不需要維護(hù)復(fù)雜的路簇成員的功能比較簡單，不需要維護(hù)復(fù)雜的路由信息，大大減少了網(wǎng)絡(luò)中路由控制信息的數(shù)由信息，大大減少了網(wǎng)絡(luò)中路由控制信息的數(shù)量。量。31v 具有很好的擴(kuò)展性，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不受限制。可具有很好的擴(kuò)展性，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不受限制?？梢院唵蔚赝ㄟ^增加簇的個數(shù)和網(wǎng)絡(luò)的級數(shù)來增以簡單地通過增加簇的個數(shù)和網(wǎng)絡(luò)的級數(shù)來增加網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。加網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。v 由于簇頭節(jié)點(diǎn)可隨時選舉產(chǎn)生，分級結(jié)構(gòu)具由于簇頭節(jié)點(diǎn)可隨時選舉產(chǎn)生，分級結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的抗毀性。有很強(qiáng)的抗毀性。 目前在軍事應(yīng)用中，規(guī)模較大的目前在軍事應(yīng)用中，規(guī)模較大的Ad HocAd Hoc網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)常采用分簇結(jié)構(gòu)，且簇的劃分和管理通常與作常采用分

22、簇結(jié)構(gòu)，且簇的劃分和管理通常與作戰(zhàn)單位相對應(yīng)。不同簇之間的通信必須借助于戰(zhàn)單位相對應(yīng)。不同簇之間的通信必須借助于網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)來完成。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)來完成。3233平面結(jié)構(gòu)與分級結(jié)構(gòu)的平面結(jié)構(gòu)與分級結(jié)構(gòu)的Ad HocAd Hoc網(wǎng)絡(luò)對比：網(wǎng)絡(luò)對比：v平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的最大缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)規(guī)模受限，而分級結(jié)構(gòu)平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的最大缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)規(guī)模受限，而分級結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不受限制。網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不受限制。 研究表明，當(dāng)平面結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增加到某個程度時，研究表明，當(dāng)平面結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增加到某個程度時，所有的帶寬都可能會被路由協(xié)議消耗掉，因此網(wǎng)絡(luò)的可所有的帶寬都可能會被路由協(xié)議消耗掉，因此網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性差。擴(kuò)展性差。v分

23、級結(jié)構(gòu)使路由信息局部化，減少了路由協(xié)議的開銷，分級結(jié)構(gòu)使路由信息局部化，減少了路由協(xié)議的開銷，提高了系統(tǒng)的吞吐量，并且容易實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的局部同步。提高了系統(tǒng)的吞吐量，并且容易實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的局部同步。v分級結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)的定位要比平面結(jié)構(gòu)簡單。分級結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)的定位要比平面結(jié)構(gòu)簡單。v分級結(jié)構(gòu)結(jié)合了無中心和有中心模式。分級結(jié)構(gòu)結(jié)合了無中心和有中心模式。v當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小時，可以采用簡單的平面結(jié)構(gòu)；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小時，可以采用簡單的平面結(jié)構(gòu)；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時，宜采用分級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。規(guī)模較大時，宜采用分級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。3435OSI 七層參考模型七層參考模型 TCP/IP參考模型參考模型36網(wǎng)絡(luò)協(xié)議直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)的互

24、通和傳送性能，是網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)的互通和傳送性能，是網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的核心內(nèi)容。現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的一個重要特征是采用分層結(jié)構(gòu)。核心內(nèi)容。現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的一個重要特征是采用分層結(jié)構(gòu)。物理層：物理層：定義物理傳輸媒體及其機(jī)械、電氣和物理接口。定義物理傳輸媒體及其機(jī)械、電氣和物理接口。數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)鏈路層：主要功能是確保在相鄰節(jié)點(diǎn)之間鏈路上比主要功能是確保在相鄰節(jié)點(diǎn)之間鏈路上比 特流的正確傳輸。特流的正確傳輸。網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)將分組消息由主叫傳送到被叫。主要功能負(fù)責(zé)將分組消息由主叫傳送到被叫。主要功能 是尋址和選路，也包括一定的擁塞控制。是尋址和選路，也包括一定的擁塞控制。傳輸層：傳輸層

25、：根據(jù)用戶需要提供端到端的差錯控制和流量控根據(jù)用戶需要提供端到端的差錯控制和流量控 制能力，保證分組消息傳送的可靠性和有序性。制能力，保證分組消息傳送的可靠性和有序性。會話層：會話層：提供諸如全雙工提供諸如全雙工/半雙工半雙工/單工會話方式、會話單工會話方式、會話 中斷后的斷點(diǎn)恢復(fù)等功能。中斷后的斷點(diǎn)恢復(fù)等功能。表示層：表示層：定義統(tǒng)一的語法，消除主被叫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示方定義統(tǒng)一的語法，消除主被叫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示方 法不一致帶來的問題。法不一致帶來的問題。應(yīng)用層：應(yīng)用層：定義各種具體應(yīng)用。定義各種具體應(yīng)用。OSITCP/IP網(wǎng)絡(luò)接入層：網(wǎng)絡(luò)接入層：解決主機(jī)如何接入網(wǎng)絡(luò)?；ヂ?lián)網(wǎng)研解決主機(jī)如何接入網(wǎng)絡(luò)?；?/p>

26、聯(lián)網(wǎng)研究人員認(rèn)為該層協(xié)議是現(xiàn)成的，對此不予關(guān)心。究人員認(rèn)為該層協(xié)議是現(xiàn)成的，對此不予關(guān)心。網(wǎng)際層：網(wǎng)際層：定義網(wǎng)際統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，解決分組定義網(wǎng)際統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，解決分組穿越多個網(wǎng)絡(luò)的路由問題。在穿越多個網(wǎng)絡(luò)的路由問題。在Internet中使用的中使用的就是著名的就是著名的IP協(xié)議。協(xié)議。傳輸層：傳輸層：支持源端主機(jī)和目的主機(jī)之間的端到端支持源端主機(jī)和目的主機(jī)之間的端到端對話。對話。Internet定義了定義了TCP和和UDP兩個協(xié)議。兩個協(xié)議。應(yīng)用層：應(yīng)用層：即進(jìn)程層。即進(jìn)程層。功率控制和拓?fù)淇刂乒β士刂坪屯負(fù)淇刂品执胤执?簇頭選擇和簇維護(hù)簇頭選擇和簇維護(hù))物理層：擴(kuò)頻技術(shù)物理層：擴(kuò)頻技

27、術(shù)(DS-SS、HF-SS)、調(diào)制解調(diào)、發(fā)送接收、調(diào)制解調(diào)、發(fā)送接收媒體接入控制子層媒體接入控制子層(MAC):TDMA、CDMA、IEEE802.11邏輯鏈路控制子層邏輯鏈路控制子層(LLC):分組轉(zhuǎn)發(fā)分組轉(zhuǎn)發(fā)/確認(rèn)、差錯控制確認(rèn)、差錯控制網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層:鄰居發(fā)現(xiàn)、路由協(xié)議、鄰居發(fā)現(xiàn)、路由協(xié)議、VC機(jī)制機(jī)制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層: IPv4、IPv6、Mobile IPQOS信令協(xié)議信令協(xié)議傳輸層傳輸層: TCP、UCP移動定位、自動配置、安全策略移動定位、自動配置、安全策略應(yīng)用層應(yīng)用層: 實時業(yè)務(wù)、自適應(yīng)應(yīng)用、數(shù)據(jù)報業(yè)務(wù)實時業(yè)務(wù)、自適應(yīng)應(yīng)用、數(shù)據(jù)報業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路鏈路層層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層反反饋饋和

28、和跨跨層層自自適適應(yīng)應(yīng)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)機(jī)機(jī)制制系系統(tǒng)統(tǒng)質(zhì)質(zhì)量量保保障障和和能能量量管管理理機(jī)機(jī)制制37 該協(xié)議棧是一個通用的該協(xié)議棧是一個通用的Ad HocAd Hoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧, ,對于具體對于具體的應(yīng)用場合的應(yīng)用場合, ,該協(xié)議?？梢院喕搮f(xié)議棧可以簡化, ,去掉不必要的功能模去掉不必要的功能模塊或添加新的模塊塊或添加新的模塊, ,并根據(jù)系統(tǒng)的要求和應(yīng)用的特性并根據(jù)系統(tǒng)的要求和應(yīng)用的特性作進(jìn)一步的細(xì)化。作進(jìn)一步的細(xì)化。 此外，為了提供服務(wù)質(zhì)量保障和優(yōu)化系統(tǒng)性能，應(yīng)采此外，為了提供服務(wù)質(zhì)量保障和優(yōu)化系統(tǒng)性能，應(yīng)采用跨層的協(xié)議棧設(shè)計方法，各個協(xié)議層和功能模塊之用跨層的協(xié)議棧設(shè)計方法，各個協(xié)議層和功能模塊之間交互信息。例如，物理層及時將信道條件匯報給鏈間交互信息。例如，物理層及時將