《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》研究生教程-第10章 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

專題3

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)IP技術(shù)鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院李向麗第10章無(wú)線網(wǎng)絡(luò)10.1無(wú)線網(wǎng)絡(luò)概述10.2無(wú)線局域網(wǎng)10.3無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)10.4無(wú)線城域網(wǎng)技術(shù)10.5無(wú)線Adhoc網(wǎng)絡(luò)10.1無(wú)線網(wǎng)絡(luò)概述隨著便攜機(jī)、掌上計(jì)算機(jī)和個(gè)人電子助手PDA的出現(xiàn)，無(wú)線計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也逐漸流行起來(lái)了。無(wú)線電子設(shè)備可以隨時(shí)、隨地、無(wú)縫地接入全球因特網(wǎng)。從網(wǎng)絡(luò)觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提出的挑戰(zhàn)，特別是在數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層，與傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)的差別非常大，所以，我們需要專門(mén)討論無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以分成以下三大類(lèi)系統(tǒng)內(nèi)部互連：藍(lán)牙技術(shù)可以將監(jiān)視器、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、打印機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、耳機(jī)、掃描儀和其他的設(shè)備連接到計(jì)算機(jī)上。不需要電纜，也不需要安裝驅(qū)動(dòng)程序，只要把它們放到一起，然后打開(kāi)開(kāi)關(guān)，它們就可以工作了。無(wú)線局域網(wǎng)LAN：802.11，WLAN是指?jìng)鬏敺秶?00米左右的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，也稱為Wi-Fi無(wú)線保真度。它的推動(dòng)聯(lián)盟為Wi-Fi。有基礎(chǔ)設(shè)施模式和無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施模式。無(wú)線廣域網(wǎng)WAN：蜂窩電話。1G→2G→3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的組成構(gòu)件無(wú)線主機(jī)，帶有無(wú)線網(wǎng)卡無(wú)線鏈路基站：蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的蜂窩塔、802.11無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的接入點(diǎn)。Adhoc網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有基站網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施10.2無(wú)線局域網(wǎng)10.2.1802.11協(xié)議棧10.2.2802.11服務(wù)集和關(guān)聯(lián)10.2.3802.11物理層10.2.4802.11MAC子層10.2.5802.11MAC幀10.2.6802.11無(wú)線LAN提供的服務(wù)10.2.7802.11無(wú)線站點(diǎn)接入過(guò)程10.2.8802.11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)使用WLAN的場(chǎng)合(1)不方便架設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境;(2)使用者時(shí)常需要移動(dòng)位置;(3)臨時(shí)性的網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線LAN面臨的問(wèn)題首先，以太網(wǎng)上的偵聽(tīng)總線載波，當(dāng)總線空閑時(shí)，才開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)。無(wú)線LAN中，偵聽(tīng)總線空閑時(shí)，并不一定能傳輸成功?！岸鄰剿p”的現(xiàn)象，無(wú)線信號(hào)在碰到固體對(duì)象的時(shí)候會(huì)有反射現(xiàn)象，所以同樣的無(wú)線信號(hào)可能會(huì)被收到多次。大量的軟件并不知道這種移動(dòng)性10.2.1802.11協(xié)議棧高層邏輯鏈路控制LLCMAC子層802.11紅外線802.11FHSS802.11DSSS802.11aOFDM802.11bHR-DSSS802.11gOFDM物理層10.2.2802.11服務(wù)集和關(guān)聯(lián)一個(gè)基本服務(wù)集BSS包括一個(gè)基站和移動(dòng)站點(diǎn)，所有站在本BSS以內(nèi)都可以直接通信，但在和本BSS以外的站點(diǎn)通信時(shí)，都要通過(guò)本BSS的基站，在802.11中，也叫接入點(diǎn)AP

。必須為該AP分配一個(gè)不超過(guò)32字節(jié)的服務(wù)集標(biāo)識(shí)符SSID和一個(gè)信道。一個(gè)BSS所覆蓋的地理范圍叫做基本服務(wù)區(qū)BSA

。一個(gè)基本服務(wù)集可以是孤立的，也可通過(guò)接入點(diǎn)AP連接到一個(gè)主干分配系統(tǒng)DS，然后再接入到另一個(gè)基本服務(wù)集，構(gòu)成擴(kuò)展的服務(wù)集ESS。ESS還為無(wú)線用戶提供非802.11無(wú)線局域網(wǎng)的接入，通過(guò)門(mén)橋（portal）來(lái)實(shí)現(xiàn)。802.11的BSS和ESS基本服務(wù)集BSS擴(kuò)展的服務(wù)集

ESS接入點(diǎn)AP2portal基本服務(wù)集BSS接入點(diǎn)AP1AA’因特網(wǎng)漫游至其它802.x局域網(wǎng)分配系統(tǒng)DSB無(wú)線接入點(diǎn)APAP相當(dāng)于有線局域網(wǎng)的集線器(Hub)。一個(gè)AP支持一組無(wú)線用戶設(shè)備，在無(wú)線局域網(wǎng)和有線網(wǎng)絡(luò)之間接收、緩沖和發(fā)送數(shù)據(jù)。AP可以位于有線網(wǎng)的任意節(jié)點(diǎn)內(nèi)。通常一個(gè)AP連接到以太網(wǎng)，通過(guò)一根天線與無(wú)線設(shè)備通信。多個(gè)AP可支持從一個(gè)AP到另一個(gè)AP之間的漫游。AP的覆蓋范圍為20～500m。單獨(dú)一個(gè)AP可以支持15～250個(gè)用戶，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⑴渲煤褪褂们闆r不同用戶數(shù)量也不同。通過(guò)增加AP，減少網(wǎng)絡(luò)擁塞、擴(kuò)大覆蓋區(qū)域。多個(gè)AP構(gòu)建重疊區(qū)，允許用戶的移動(dòng)無(wú)間斷上網(wǎng)。分配系統(tǒng)DS、無(wú)線適配器DS是實(shí)現(xiàn)BSS隔離或通過(guò)接入點(diǎn)AP實(shí)現(xiàn)BSS互聯(lián)的分布式系統(tǒng)。它通常為有線的主干局域網(wǎng)或其它的通信網(wǎng)。例如：以太網(wǎng)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路和其它無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)線適配器與有線網(wǎng)絡(luò)適配器的基本結(jié)構(gòu)和功能相同，具有標(biāo)準(zhǔn)接口，如PCMCIA、Cardbus、PCI和USB，允許終端用戶訪問(wèn)以太網(wǎng)。有線局域網(wǎng)適配器提供了網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與有線網(wǎng)絡(luò)線路的接口無(wú)線局域網(wǎng)適配器作為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和天線的接口，建立了到網(wǎng)絡(luò)的透明連接。漫游與關(guān)聯(lián)移動(dòng)站點(diǎn)A從一個(gè)BSS漫游到另一個(gè)BSS時(shí)，仍可保持與另一個(gè)移動(dòng)站點(diǎn)B進(jìn)行通信。如果一個(gè)移動(dòng)站點(diǎn)要加入到一個(gè)基本服務(wù)集BSS，就必須先選擇一個(gè)接入點(diǎn)AP，并與此接入點(diǎn)建立關(guān)聯(lián)。若移動(dòng)站點(diǎn)使用重建關(guān)聯(lián)服務(wù)，就可以把這種關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)接入點(diǎn)。當(dāng)使用解除關(guān)聯(lián)服務(wù)時(shí)，就可以終止這種關(guān)聯(lián)。10.2.3802.11物理層WLAN傳輸方式有紅外線和無(wú)線電射頻兩種紅外系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)：不受無(wú)線電干擾；視距傳輸，檢測(cè)和竊聽(tīng)困難，保密性好。缺點(diǎn)：對(duì)非透明物體的透過(guò)性極差，傳輸距離受限；易受日光、熒光燈等干擾；半雙工通信。無(wú)線電射頻系統(tǒng)：采用擴(kuò)頻技術(shù)進(jìn)行調(diào)制。擴(kuò)頻技術(shù)的頻率范圍開(kāi)放在ISM頻段。Industry:902~928Mhz(26MHz)Science:2.4~2.4835GHz(83.5MHz)Medicine:5.15~5.35GHz和5.725~5.825GHz(300MHz)擴(kuò)頻技術(shù)主要又分為跳頻擴(kuò)頻FHSS和直接序列DSSS兩種技術(shù)10.2.4802.11MAC子層與802.3以太網(wǎng)不同，802.11MAC協(xié)議并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)沖突檢測(cè)，這主要有兩個(gè)原因。第一個(gè)原因，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的適配器上接收信號(hào)的強(qiáng)度往往會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于發(fā)送信號(hào)的強(qiáng)度，所以，若要實(shí)現(xiàn)沖突檢測(cè)，需要在硬件上付出更多的化費(fèi)；第二個(gè)原因，因?yàn)樵跓o(wú)線局域網(wǎng)中存在著“隱藏站”問(wèn)題、“暴露站”問(wèn)題和“衰減”問(wèn)題，導(dǎo)致無(wú)線站點(diǎn)無(wú)法檢測(cè)到所有沖突。Signalfading衰減:B,AheareachotherB,CheareachotherA,CcannotheareachotherinterferringatB無(wú)線信號(hào)衰減問(wèn)題ABCA’ssignalstrengthspaceC’ssignalstrengthsignalstrength信號(hào)強(qiáng)度足以在B處產(chǎn)生干擾信號(hào)弱，不足以檢測(cè)到對(duì)方傳輸信號(hào)弱，不足以檢測(cè)到對(duì)方傳輸A的作用范圍C的作用范圍ABCD當(dāng)A、C相距較遠(yuǎn)時(shí)，因?yàn)闄z測(cè)不到無(wú)線信號(hào)時(shí)，都以為B是空閑的，因而都向B發(fā)送數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)生碰撞。未能檢測(cè)出媒體上已存在的信號(hào)，不能發(fā)現(xiàn)潛在介質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)者的問(wèn)題叫作隱藏終端問(wèn)題(hiddenstationproblem)1.無(wú)線局域網(wǎng)中的特殊問(wèn)題

隱藏終端問(wèn)題有障礙物時(shí)的隱藏終端問(wèn)題ABCHiddenterminalproblem：B,AheareachotherB,CheareachotherA,CcannotheareachothermeansA,Cunawareoftheirinterference干擾atBA,C之間有障礙物時(shí)的隱藏終端問(wèn)題隱藏站隱藏站是指在接收站點(diǎn)的覆蓋范圍內(nèi)，而在發(fā)送站點(diǎn)的覆蓋范圍外的站點(diǎn)。上例中，A和C站點(diǎn)互為隱藏站。在采用單向傳輸信道的情況下，由于隱藏站感知不到發(fā)送站點(diǎn)的發(fā)送，而有可能同時(shí)向這個(gè)接收站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致沖突。發(fā)送站點(diǎn)在沖突后需要重傳沖突的幀，這樣會(huì)降低信道利用率。暴露終端問(wèn)題B的作用范圍C的作用范圍ADCB？B向A發(fā)送數(shù)據(jù)，而C又想和D通信。C檢測(cè)到媒體上有信號(hào)，于是就不敢向D發(fā)送數(shù)據(jù)。其實(shí)B向A發(fā)送數(shù)據(jù)并不影響C向D發(fā)送數(shù)據(jù)這就是暴露終端問(wèn)題(exposedstationproblem)暴露站暴露站是指在發(fā)送站點(diǎn)通信范圍內(nèi)，而在接收站通信范圍外的站點(diǎn)。上例中，A和C站點(diǎn)互為暴露站。暴露站因感知到發(fā)送站點(diǎn)的發(fā)送而延遲發(fā)送。但是，由于它在接收站點(diǎn)的通信范圍外，它的發(fā)送實(shí)際上并不會(huì)造成沖突，這樣就引入不必要的延遲，并造成信道利用率的降低，因此是通信接入技術(shù)研究中需要解決的問(wèn)題。2.802.11MAC層包括兩個(gè)子層802.11支持兩種操作模式：分布式協(xié)調(diào)功能DCF（必須實(shí)現(xiàn)）點(diǎn)協(xié)調(diào)功能PCF（選用）802.11的MAC層包括兩個(gè)子層MAC層無(wú)爭(zhēng)用服務(wù)（選用）爭(zhēng)用服務(wù)（必須實(shí)現(xiàn)）分布協(xié)調(diào)功能DCF(DistributedCoordinationFunction)(CSMA/CA)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能PCF(PointCoordinationFunction)物理層2.4GHzFHSS1Mb/s2Mb/s2.4GHzDSSS1Mb/s2Mb/sIR1Mb/s2Mb/s5GHzOFDM6,9,12,18,24,36,48,54Mb/s2.4GHzDSSS5.5Mb/s11Mb/s802.11b802.11aIEEE802.11DCF子層在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)使用CSMA機(jī)制的分布式接入算法，讓各個(gè)站通過(guò)爭(zhēng)用信道來(lái)獲取發(fā)送權(quán)。

DCF向上提供爭(zhēng)用服務(wù)。適用于有基礎(chǔ)設(shè)施和無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施兩種模式MAC層無(wú)爭(zhēng)用服務(wù)爭(zhēng)用服務(wù)分布協(xié)調(diào)功能DCF(DistributedCoordinationFunction)(CSMA/CA)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能PCF(PointCoordinationFunction)物理層2.4GHzFHSS1Mb/s2Mb/s2.4GHzDSSS1Mb/s2Mb/sIR1Mb/s2Mb/s5GHzOFDM6,9,12,18,24,36,48,54Mb/s2.4GHzDSSS5.5Mb/s11Mb/s802.11b802.11aIEEE802.11PCF子層使用集中控制的接入算法(在AP)將發(fā)送數(shù)據(jù)權(quán)輪流交給各個(gè)站，避免碰撞。

僅用于基礎(chǔ)設(shè)施模式。MAC層無(wú)爭(zhēng)用服務(wù)爭(zhēng)用服務(wù)分布協(xié)調(diào)功能DCF(DistributedCoordinationFunction)(CSMA/CA)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能PCF(PointCoordinationFunction)物理層2.4GHzFHSS1Mb/s2Mb/s2.4GHzDSSS1Mb/s2Mb/sIR1Mb/s2Mb/s5GHzOFDM6,9,12,18,24,36,48,54Mb/s2.4GHzDSSS5.5Mb/s11Mb/s802.11b802.11aIEEE802.113.幀間間隔802.11規(guī)定，所有站點(diǎn)在完成發(fā)送后，必須再等待一段很短的時(shí)間（繼續(xù)偵聽(tīng)信道），才能發(fā)送下一幀。這段時(shí)間通稱為幀間間隔IFS。常用的幀間間隔有三種：短幀間間隔SIFS點(diǎn)協(xié)調(diào)功能PCF幀間間隔PIFS分布協(xié)調(diào)功能DCF幀間間隔DIFS三種幀間間隔時(shí)間SIFSPIFSDIFS媒體空閑發(fā)送第1幀SIFSPIFS時(shí)間NAV（媒體忙）DIFS爭(zhēng)用窗口發(fā)送下一幀推遲接入等待重試時(shí)間有幀要發(fā)送源站時(shí)間目的站ACKSIFS

其他站有幀要發(fā)送SIFS，即短(Short)幀間間隔，長(zhǎng)度為28s，是最短的幀間間隔，用來(lái)分隔開(kāi)屬于一次對(duì)話的各幀。一個(gè)站應(yīng)當(dāng)能夠在這段時(shí)間內(nèi)從發(fā)送方式切換到接收方式。

使用SIFS的幀類(lèi)型有：ACK幀、CTS幀、由過(guò)長(zhǎng)的MAC幀分片后的數(shù)據(jù)幀，以及所有回答AP探詢的幀和在PCF方式中接入點(diǎn)AP發(fā)送出的任何幀。時(shí)間SIFSPIFSDIFS媒體空閑發(fā)送第1幀SIFSPIFS時(shí)間NAV（媒體忙）DIFS爭(zhēng)用窗口發(fā)送下一幀推遲接入等待重試時(shí)間有幀要發(fā)送源站時(shí)間目的站ACKSIFS

其他站有幀要發(fā)送PIFS，即點(diǎn)協(xié)調(diào)功能幀間間隔（比SIFS長(zhǎng)），是為了在開(kāi)始使用PCF方式時(shí)（沒(méi)有爭(zhēng)用）優(yōu)先接入到媒體中。PIFS的長(zhǎng)度是SIFS加一個(gè)時(shí)隙(slot)長(zhǎng)度（其長(zhǎng)度為50s），即78s。時(shí)隙長(zhǎng)度的確定：在一個(gè)BSS內(nèi)，當(dāng)某個(gè)站在一個(gè)時(shí)隙開(kāi)始時(shí)接入到媒體時(shí)，那么在下一個(gè)時(shí)隙開(kāi)始時(shí)，其他站就都能檢測(cè)出信道已轉(zhuǎn)變?yōu)槊B(tài)。時(shí)間SIFSPIFSDIFS媒體空閑發(fā)送第1幀SIFSPIFS時(shí)間NAV（媒體忙）DIFS爭(zhēng)用窗口發(fā)送下一幀推遲接入等待重試時(shí)間有幀要發(fā)送源站時(shí)間目的站ACKSIFS

其他站有幀要發(fā)送DIFS，即分布協(xié)調(diào)功能幀間間隔（最長(zhǎng)的IFS），在DCF方式中用來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)幀和管理幀。DIFS長(zhǎng)度=PIFS+1個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度，因此DIFS的長(zhǎng)度為128s。幀間間隔IFS時(shí)間SIFSPIFSDIFS媒體空閑發(fā)送第1幀SIFSPIFS時(shí)間NAV（媒體忙）DIFS爭(zhēng)用窗口發(fā)送下一幀推遲接入等待重試時(shí)間有幀要發(fā)送源站時(shí)間目的站ACKSIFS

其他站有幀要發(fā)送⑶信道從忙態(tài)變?yōu)榭臻e時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站點(diǎn)不僅要等待一個(gè)DIFS間隔，而且還要進(jìn)入爭(zhēng)用窗口，并計(jì)算隨機(jī)退避時(shí)間，以便再次重新試圖接入到信道⑴當(dāng)源站發(fā)送它的第一個(gè)MAC幀時(shí)，若檢測(cè)到信道空閑，則在等待一段時(shí)間DIFS后就可發(fā)送⑵目的站若正確收到此幀，則經(jīng)過(guò)時(shí)間間隔SIFS后，向源站發(fā)送確認(rèn)幀ACK4.虛擬載波偵聽(tīng)為了減少?zèng)_突，802.11采用虛擬載波偵聽(tīng)機(jī)制。源站將它要占用信道的時(shí)間（包括目的站發(fā)回確認(rèn)幀所需的時(shí)間），寫(xiě)到數(shù)據(jù)幀的“持續(xù)時(shí)間”字段，以微秒為單位。通知給所有其它站點(diǎn)，在這一段時(shí)間都不要發(fā)送數(shù)據(jù)?！疤摂M載波監(jiān)聽(tīng)”是表示其他站并沒(méi)有監(jiān)聽(tīng)信道，而是由于其他站收到了“源站的通知”才不發(fā)送數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)分配向量NAV網(wǎng)絡(luò)分配向量NAV，指出了必須經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間，站點(diǎn)才能完成數(shù)據(jù)幀的這次傳輸，才能使信道轉(zhuǎn)到空閑狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)站檢測(cè)到正在信道中傳送的MAC幀首部的“持續(xù)時(shí)間”字段時(shí)，就調(diào)整自己的NAV。虛擬載波偵聽(tīng)NAV時(shí)間SIFSPIFSDIFS媒體空閑發(fā)送第1幀SIFSPIFS時(shí)間NAV（媒體忙）DIFS爭(zhēng)用窗口發(fā)送下一幀推遲接入等待重試時(shí)間有幀要發(fā)送源站時(shí)間目的站ACKSIFS

其他站有幀要發(fā)送⑶信道從忙態(tài)變?yōu)榭臻e時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站點(diǎn)不僅要等待一個(gè)DIFS間隔，而且還要進(jìn)入爭(zhēng)用窗口，并計(jì)算隨機(jī)退避時(shí)間，以便再次重新試圖接入到信道⑴當(dāng)源站發(fā)送它的第一個(gè)MAC幀時(shí)，若檢測(cè)到信道空閑，則在等待一段時(shí)間DIFS后就可發(fā)送⑵目的站若正確收到此幀，則經(jīng)過(guò)時(shí)間間隔SIFS后，向源站發(fā)送確認(rèn)幀ACK5.CSMA/CA協(xié)議工作原理802.11的MAC層采用CSMA/CA機(jī)制。當(dāng)某個(gè)站點(diǎn)（源站點(diǎn)）有數(shù)據(jù)幀要發(fā)送時(shí)，檢測(cè)信道。若信道空閑，且在DIFS時(shí)間內(nèi)一直空閑，則發(fā)送這個(gè)數(shù)據(jù)幀。發(fā)送結(jié)束后，源站點(diǎn)等待接收ACK確認(rèn)幀。如果目的站點(diǎn)接收到正確的數(shù)據(jù)幀，還需要等待SIFS時(shí)間，然后向源站點(diǎn)發(fā)送ACK確認(rèn)幀。若源站點(diǎn)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)接收到ACK確認(rèn)幀，則說(shuō)明沒(méi)有發(fā)生沖突，這一幀發(fā)送成功。802.11站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程DIFSSIFS數(shù)據(jù)幀ACK確認(rèn)幀源站點(diǎn)目的站點(diǎn)所有其它站點(diǎn)信道忙爭(zhēng)用信道當(dāng)信道從忙態(tài)變?yōu)榭臻e時(shí)，任何一個(gè)站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，不僅都必須等待一個(gè)DIFS的間隔，而且還要進(jìn)入爭(zhēng)用窗口，并計(jì)算一個(gè)隨機(jī)退避時(shí)間，以便再次重新試圖接入到信道。在爭(zhēng)用窗口這段時(shí)間內(nèi)，有可能出現(xiàn)多個(gè)站點(diǎn)爭(zhēng)用信道的情況。爭(zhēng)用信道比較復(fù)雜，有關(guān)站點(diǎn)要執(zhí)行二進(jìn)制指數(shù)退避算法。信道空閑時(shí)，不是立即發(fā)送，而是等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間。信道從忙變?yōu)榭臻e時(shí)，任何要發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，都要執(zhí)行退避算法，計(jì)算隨機(jī)退避時(shí)間，以便再次重新試圖接入。若站點(diǎn)選擇的隨機(jī)回退值不同，就可以避免沖突。802.11仍可能會(huì)出現(xiàn)沖突：站點(diǎn)是相互隱藏的。站點(diǎn)選擇了相同的回退值。802.11二進(jìn)制指數(shù)退避算法第i次退避就在{0,1,…,22+i-1}個(gè)時(shí)隙中隨機(jī)地選擇一個(gè)，使得不同站點(diǎn)選擇相同退避時(shí)間的概率進(jìn)一步減少。第1次退避是在8個(gè)時(shí)隙（而不是2個(gè)）{0,1,…,7}中隨機(jī)選擇一個(gè)；第2次退避是在16個(gè)時(shí)隙（而不是4個(gè)）{0,1,…,15}中隨機(jī)選擇一個(gè)?！?dāng)時(shí)隙達(dá)到255時(shí)（對(duì)應(yīng)于第6次退避）就不再增加了。

退避計(jì)時(shí)器（僅僅計(jì)算信道空閑時(shí)間）根據(jù)退避時(shí)間設(shè)置退避計(jì)時(shí)器。站點(diǎn)每經(jīng)歷一個(gè)時(shí)隙的時(shí)間就檢測(cè)一次信道。若檢測(cè)到信道空閑，退避計(jì)時(shí)器就繼續(xù)倒計(jì)時(shí)；若檢測(cè)到信道忙，就凍結(jié)退避計(jì)時(shí)器的剩余時(shí)間，重新等待信道變?yōu)榭臻e，并再經(jīng)過(guò)時(shí)間DIFS后，從剩余時(shí)間開(kāi)始繼續(xù)倒計(jì)時(shí)。如果退避計(jì)時(shí)器的時(shí)間減小到零時(shí)，就開(kāi)始發(fā)送整個(gè)數(shù)據(jù)幀。圖例凍結(jié)剩余的退避時(shí)間幀幀幀幀幀DIFSDIFSDIFSDIFS爭(zhēng)用窗口爭(zhēng)用窗口爭(zhēng)用窗口爭(zhēng)用窗口退避退避退避退避ABCDEttttt凍結(jié)凍結(jié)凍結(jié)凍結(jié)凍結(jié)802.11的退避機(jī)制⑴⑸⑵⑶⑷CSMA/CA算法⑴若站點(diǎn)最初有數(shù)據(jù)要發(fā)送（而不是發(fā)送不成功再進(jìn)行重傳），且檢測(cè)到信道空閑，在等待時(shí)間DIFS后，就發(fā)送整個(gè)數(shù)據(jù)幀。⑵否則，站點(diǎn)執(zhí)行CSMA/CA協(xié)議的退避算法。一旦檢測(cè)到信道忙，就凍結(jié)退避計(jì)時(shí)器。⑶當(dāng)退避計(jì)時(shí)器時(shí)間減到零時(shí)（這時(shí)信道只可能是空閑的），站點(diǎn)就發(fā)送整個(gè)幀并等待確認(rèn)。CSMA/CA算法（續(xù)）⑷發(fā)送站若收到確認(rèn)，就知道已經(jīng)發(fā)送的幀被目的站正確收到了。這時(shí)如果要發(fā)送第二幀，就要從上面的步驟⑵開(kāi)始，執(zhí)行CSMA/CA協(xié)議的退避算法，隨機(jī)選定一段退避時(shí)間。若源站在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到ACK確認(rèn)幀，就必須重傳此幀，直到收到確認(rèn)幀為止，或者經(jīng)過(guò)若干次的重傳失敗后放棄發(fā)送。使用退避算法的情況僅在下面的情況下才不使用退避算法：檢測(cè)到信道是空閑的，并且這個(gè)數(shù)據(jù)幀是要發(fā)送的第一個(gè)數(shù)據(jù)幀。以下幾種情況都必須使用退避算法：⑴在發(fā)送第一個(gè)幀之前檢測(cè)到信道處于忙態(tài)。⑵在每一次的重傳后。⑶在每一次的成功發(fā)送后。6.信道預(yù)約802.11允許要發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站對(duì)信道進(jìn)行預(yù)約。這樣可以避免長(zhǎng)數(shù)據(jù)幀的沖突。用RTS和CTS，是可選的。A的作用范圍B的作用范圍對(duì)信道進(jìn)行預(yù)約ACBDERTSRTS源站A在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前先發(fā)送一個(gè)短的控制幀，叫做請(qǐng)求發(fā)送

RTS(RequestToSend)，包括源地址、目的地址和持續(xù)時(shí)間（包括這次通信的確認(rèn)幀時(shí)間）。RTSA的作用范圍B的作用范圍對(duì)信道進(jìn)行預(yù)約802.11允許要發(fā)送數(shù)據(jù)的站對(duì)信道進(jìn)行預(yù)約。CTSACBDECTS若媒體空閑，則目的站B就發(fā)送一個(gè)響應(yīng)控制幀，叫做允許發(fā)送

CTS(ClearToSend)，它包括這次通信所需的持續(xù)時(shí)間（從RTS幀中將此持續(xù)時(shí)間復(fù)制到CTS幀中）。A收到CTS幀后就可發(fā)送其數(shù)據(jù)幀。

CTSA和B通信時(shí)，對(duì)附近站點(diǎn)C、D和E的影響C能收到RTS，但收不到CTS。所以，C可以給其它站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。D能收到CTS，E能收到RTS和CTS。所以D、E在A和B通信階段不能發(fā)送數(shù)據(jù)。A的作用范圍B的作用范圍CTSACBDECTSRTSRTSCTSRTS使用RTS和CTS避免沖突APAtimeRTS(A)CTS(A)DATA(A)ACK(A)DIFSSIFSSIFSSIFS所有其它站點(diǎn)推遲訪問(wèn)RTS和CTS幀較短，沖突持續(xù)時(shí)間較短。APABtimeRTS(A)RTS(B)RTS(A)CTS(A)CTS(A)DATA(A)ACK(A)ACK(A)預(yù)約沖突reservationcollisiondeferRTS和CTS幀

以及數(shù)據(jù)幀和ACK幀的傳輸時(shí)間關(guān)系時(shí)間DIFSRTSSIFS時(shí)間RTS后設(shè)置NAVDIFS爭(zhēng)用窗口推遲接入源站時(shí)間目的站ACK

其他站CTSSIFSSIFS數(shù)據(jù)CTS設(shè)置NAV數(shù)據(jù)后設(shè)置NAV使用RTS和CTS幀，可以提高性能隱藏終端問(wèn)題被減輕了，因?yàn)殚L(zhǎng)Data幀只有在信道預(yù)約后才被發(fā)送。因?yàn)镽TS幀和CTS幀較短，涉及RTS幀或CTS幀的碰撞僅持續(xù)很短時(shí)間。一旦RTS幀和CTS幀被正確傳輸，后續(xù)的Data幀和ACK幀應(yīng)該能夠無(wú)碰撞地發(fā)送。但是RTS幀和CTS幀的引入，也引入了時(shí)延，消耗了網(wǎng)絡(luò)資源。所以RTS幀和CTS幀僅僅用于為長(zhǎng)數(shù)據(jù)幀預(yù)約信道?？梢栽O(shè)置一個(gè)RTS門(mén)限值，超過(guò)門(mén)限值時(shí)，才使用RTS幀和CTS幀。7.點(diǎn)協(xié)調(diào)功能PCF點(diǎn)協(xié)調(diào)功能工作模式PCF是一種無(wú)爭(zhēng)用服務(wù)，某些AP有此功能。AP使用集中控制接入算法，將發(fā)送數(shù)據(jù)權(quán)輪流交給各個(gè)站點(diǎn)，從而避免沖突。AP通過(guò)使用短的幀間間隔PIFS，獲得優(yōu)先發(fā)送權(quán)。AP一旦有了優(yōu)先發(fā)送權(quán)，就可以輪流向各個(gè)無(wú)線站點(diǎn)發(fā)送查詢請(qǐng)求，從而控制無(wú)線信道的訪問(wèn)。10.2.5802.11MAC幀三種類(lèi)型，即控制幀、數(shù)據(jù)幀和管理幀。除此之外，還有一些首部是由物理層使用的，但這些首部絕大多數(shù)被用來(lái)處理所涉及的調(diào)制技術(shù)。802.11MAC幀主要由三大部分組成：首部、幀主體和幀校驗(yàn)序列。幀首部共30字節(jié)，幀的復(fù)雜性都體現(xiàn)在幀的首部。幀主體就是幀的數(shù)據(jù)部分，不超過(guò)2312字節(jié)。幀校驗(yàn)序列FCS是尾部，共4字節(jié)。類(lèi)型從AP子類(lèi)到AP更多標(biāo)識(shí)WEP更多數(shù)據(jù)功率管理重試Rsvd協(xié)議版本22411111111802.11frame:

序號(hào)、持續(xù)期、數(shù)據(jù)和幀控制字段預(yù)約信道傳輸時(shí)間，包括傳輸數(shù)據(jù)幀和確認(rèn)幀的時(shí)間，用于RTS和CTS幀中通常是IPorARP通常小于1500B用于區(qū)分關(guān)聯(lián),RTS,CTS,ACK和數(shù)據(jù)幀類(lèi)似于TCP”序號(hào)”字段的作用。用于可靠ARQ，使接收方區(qū)分是新幀還是重傳幀。幀控制持續(xù)期address1address2address4address3有效載荷CRC22666260-23124序號(hào)控制是否加密在基礎(chǔ)設(shè)施模式和自組織模式中的含義不同。字節(jié)比特IEEE802.11幀的4個(gè)地址字段幀控制持續(xù)期address1address2address4address3有效載荷CRC22666260-23124序號(hào)控制Address2:發(fā)送該幀的主機(jī)或AP的MAC地址Address1:

接收該幀的主機(jī)或AP的MAC地址Address3:MAC幀目的地址Address4:

只用在DS內(nèi)部802.11數(shù)據(jù)幀有四個(gè)地址字段?！暗紻S”和“從DS”兩個(gè)子字段，有4種組合，用于定義802.11幀中的幾個(gè)地址字段的含義。802.11幀的地址字段情況到DS從DS地址1地址2地址3地址400目的地址源地址BSSID----01目的地址BSSID源地址----10BSSID源地址目的地址---11RAPTAP目的地址源地址Adhoc從AP到站點(diǎn)從站點(diǎn)到APDS內(nèi)部Adhoc的數(shù)據(jù)幀的地址格式BSSAB地址1地址2地址3地址4A→B的幀地址格式BABSSID數(shù)據(jù)幀的地址格式BSS2接入點(diǎn)AP2接入點(diǎn)AP1A因特網(wǎng)分配系統(tǒng)DSBAP2→B的幀地址格式A→AP1的幀地址格式AP1→AP2的幀地址格式BSS1地址1地址2地址3地址4AP1AB地址1地址2地址3地址4BAP2A地址1地址2地址3地址4AP2AP1BA10.2.6802.11無(wú)線LAN提供的服務(wù)802.11規(guī)定每個(gè)遵從該標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)必須提供9種服務(wù)，這些服務(wù)分為兩類(lèi)，5種分布式服務(wù)和4種站服務(wù)。分布式服務(wù)涉及到對(duì)單元（cell）（服務(wù)集BSS）的成員關(guān)系的管理，并且會(huì)與其它單元中的站點(diǎn)進(jìn)行交互。與之相反，站服務(wù)則只管理一個(gè)單元內(nèi)部的活動(dòng)。5種分布式服務(wù)由AP提供的5種服務(wù)將移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與AP關(guān)聯(lián)起來(lái)，或者將它們與AP解除關(guān)聯(lián)。⑴建立關(guān)聯(lián)：當(dāng)移動(dòng)站點(diǎn)進(jìn)入一個(gè)新的單元后，立即通告它的身份與能力。能力包括支持的數(shù)據(jù)速率、需要PCF服務(wù)和功率管理需求等。AP可以接受或拒絕移動(dòng)站點(diǎn)的加入。如果移動(dòng)站點(diǎn)被接受，它必須證明它自己的身份。⑵解除關(guān)聯(lián)。無(wú)論是AP還是站點(diǎn)都可以主動(dòng)解除關(guān)聯(lián)，從而中止它們之間的關(guān)系。5種分布式服務(wù)（續(xù)）⑶重建關(guān)聯(lián)。站點(diǎn)可以使用該服務(wù)來(lái)改變它的首選AP。⑷分發(fā)。該服務(wù)決定如何將發(fā)送到AP的幀發(fā)送出去。如果目的站在同一個(gè)AP下，幀可以被直接發(fā)送出去，否則必須通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)。⑸

集成。如果一個(gè)幀需要通過(guò)一個(gè)非802.11網(wǎng)絡(luò)（具有不同的編址方案或幀格式）傳輸，該服務(wù)可將802.11格式轉(zhuǎn)換成目的網(wǎng)絡(luò)要求的格式。4種站服務(wù)4種站服務(wù)用于管理單元內(nèi)的活動(dòng)。⑴身份認(rèn)證。當(dāng)移動(dòng)站點(diǎn)與AP建立了關(guān)聯(lián)后，AP會(huì)向移動(dòng)站點(diǎn)發(fā)送一個(gè)質(zhì)詢幀，看它是否知道以前分配給它的密鑰；移動(dòng)站點(diǎn)用自己所知道的密鑰加密質(zhì)詢幀，然后發(fā)回給AP，就可以證明它是知道密鑰的；如果AP檢驗(yàn)正確，則該移動(dòng)站點(diǎn)就會(huì)被正式加入到單元中。⑵解除認(rèn)證。一個(gè)以前經(jīng)過(guò)認(rèn)證的站想要離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要解除認(rèn)證。⑶保密。處理加密和解密，加密算法為RC4。⑷數(shù)據(jù)傳遞。提供了一種數(shù)據(jù)傳送和接收方法。10.2.7802.11無(wú)線站點(diǎn)接入過(guò)程現(xiàn)在許多地方能夠向公眾提供有償或無(wú)償接入Wi-Fi的服務(wù)。這樣的地點(diǎn)就叫作熱點(diǎn)。熱點(diǎn)也就是公眾無(wú)線入網(wǎng)點(diǎn)。由許多熱點(diǎn)和AP連接起來(lái)的區(qū)域叫做熱區(qū)。因?yàn)闊o(wú)線信道的使用日益增多，所以出現(xiàn)了無(wú)線因特網(wǎng)服務(wù)提供者WISP這一名詞。用戶可以通過(guò)無(wú)線信道接入到WISP，然后再經(jīng)過(guò)無(wú)線信道接入到因特網(wǎng)。Wi-Fi叢林Wi-Fi叢林是一個(gè)物理位置，無(wú)線站點(diǎn)可以從兩個(gè)或多個(gè)AP中收到很強(qiáng)的信號(hào)。每個(gè)AP都可能位于不同的子網(wǎng)中，并被獨(dú)立分配一個(gè)信道。關(guān)聯(lián)當(dāng)一個(gè)移動(dòng)站點(diǎn)進(jìn)入一個(gè)Wi-Fi叢林時(shí)，需要加入其中一個(gè)子網(wǎng)，并與其中的一個(gè)AP進(jìn)行關(guān)聯(lián)，然后才能發(fā)送數(shù)據(jù)。只有關(guān)聯(lián)的AP才能向該無(wú)線主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀。該無(wú)線主機(jī)也只有通過(guò)關(guān)聯(lián)的AP才能向因特網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)幀。無(wú)線站點(diǎn)接入過(guò)程--關(guān)聯(lián)需要經(jīng)歷三個(gè)階段：

掃描、認(rèn)證和關(guān)聯(lián)認(rèn)證服務(wù)器AP站點(diǎn)ProbeRequestProbeResponseProbeRequestProbeResponseSSID比較AuthenticationRequestAuthenticationResponseAssociationRequestAssociationResponse掃描認(rèn)證關(guān)聯(lián)Y1.掃描階段Adhoc模式，站點(diǎn)尋找是否已經(jīng)有獨(dú)立基本服務(wù)集IBSS，并且與站點(diǎn)具有相同的服務(wù)集標(biāo)識(shí)符SSID。若存在，則加入（join）；若不存在，則創(chuàng)建一個(gè)IBSS，等其他站來(lái)加入。基礎(chǔ)設(shè)施模式，無(wú)線站點(diǎn)首先需要尋找一個(gè)AP。尋找AP有兩種掃描方法：被動(dòng)掃描方式，站點(diǎn)被動(dòng)等待AP每隔一段時(shí)間定時(shí)送出的信標(biāo)幀。主動(dòng)掃描方式，站點(diǎn)主動(dòng)發(fā)出探測(cè)請(qǐng)求幀，尋找與站點(diǎn)所屬BSS有相同SSID的AP，然后等待從AP發(fā)回的探測(cè)響應(yīng)幀。若找不到有相同SSID的AP，則一直掃描下去。2.認(rèn)證階段站點(diǎn)找到相同服務(wù)集標(biāo)識(shí)符SSID的AP后，選擇一個(gè)信號(hào)最強(qiáng)的AP，然后進(jìn)入認(rèn)證階段。802.11標(biāo)準(zhǔn)提供了認(rèn)證和加密兩個(gè)規(guī)范定義。定義了兩種認(rèn)證服務(wù)：開(kāi)放系統(tǒng)認(rèn)證，是802.11的缺省認(rèn)證方法，包括提出認(rèn)證請(qǐng)求和返回認(rèn)證結(jié)果兩個(gè)步驟。共享密鑰認(rèn)證，共享密鑰通過(guò)獨(dú)立于IEEE802.11的安全信道分發(fā)給各個(gè)站點(diǎn)和AP成員提供認(rèn)證。認(rèn)證過(guò)程802.11標(biāo)準(zhǔn)定義的加密規(guī)范是有線等效保密WEP。WEP認(rèn)證的目的是向一個(gè)合法的AP證明這個(gè)移動(dòng)設(shè)備知道密鑰。共享密鑰認(rèn)證需要在站點(diǎn)和AP之間進(jìn)行4次交互，使用經(jīng)WEP加密的密文傳輸。認(rèn)證過(guò)程：⑴站點(diǎn)向AP發(fā)送認(rèn)證請(qǐng)求幀，啟動(dòng)認(rèn)證過(guò)程；⑵AP利用WEP算法產(chǎn)生一個(gè)128字節(jié)的隨機(jī)數(shù)-質(zhì)詢正文，并放在認(rèn)證響應(yīng)幀中發(fā)送給移動(dòng)站點(diǎn)；認(rèn)證過(guò)程（續(xù)）⑶移動(dòng)站點(diǎn)用WEP密鑰加密這個(gè)隨機(jī)數(shù)，然后發(fā)回AP。移動(dòng)站點(diǎn)必須要知道密鑰才能夠成功加密隨機(jī)數(shù)；⑷AP對(duì)站點(diǎn)的加密結(jié)果進(jìn)行解密，并返回認(rèn)證結(jié)果。如果解密后的質(zhì)詢正文與發(fā)送的原質(zhì)詢正文相匹配，則返回“正”的認(rèn)證結(jié)果；反之，認(rèn)證結(jié)果為“負(fù)”，站點(diǎn)不能加入該無(wú)線網(wǎng)。3.關(guān)聯(lián)階段當(dāng)AP向站點(diǎn)返回認(rèn)證響應(yīng)信息，身份認(rèn)證獲得通過(guò)后，就進(jìn)入關(guān)聯(lián)階段。在這一階段站點(diǎn)向AP發(fā)送關(guān)聯(lián)請(qǐng)求幀，AP向站點(diǎn)返回關(guān)聯(lián)響應(yīng)幀。關(guān)聯(lián)過(guò)程結(jié)束后，站點(diǎn)就能夠得到該BSS提供的服務(wù)了。至此，接入過(guò)程才完成，站點(diǎn)初始化完畢，可以開(kāi)始向AP傳送數(shù)據(jù)幀。10.2.8IEEE802.11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)目前最熱門(mén)的WLAN技術(shù)就是IEEE的802.11及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.11(1997.6)，1或2Mbps，工作在2.4GHz頻段或使用紅外(IR)IEEE802.11a(1999)，54Mbps，12個(gè)信道，最多8個(gè)互不重疊，工作在5GHz頻段IEEE802.11b(1999.9),11Mbps，11個(gè)信道，最多3個(gè)互不重疊，工作在2.4GHz頻段IEEE802.11g(2003.6),54Mbps，11個(gè)信道，最多3個(gè)互不重疊，工作在2.4GHz頻段（802.11g兼容802.11b）IEEE802.11/11b/11a/11g的比較

802.11802.11b802.11a802.11g網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銲nfrastructure（BSS、ESS）制定時(shí)間97年6月99年9月99年9月01年11月工作頻段2.4GHz2.4GHz5GHz2.4GHz帶寬2/1Mbps11/5.5/2/1Mbps可達(dá)4Mbps可達(dá)54Mbps傳輸距離100米50~150米10~30米50~150米業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)、圖像語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像10.3無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)WPANWPAN把屬于個(gè)人使用的電子設(shè)備用無(wú)線技術(shù)連接起來(lái)構(gòu)成自組網(wǎng)絡(luò)，不需要AP，范圍約10米。WPAN不同于WLAN。WPAN是一個(gè)低功率、小范圍、低速率和低價(jià)格的電纜替代技術(shù)。WLAN卻是一個(gè)大功率、中等范圍、高速率的局域網(wǎng)。WPAN標(biāo)準(zhǔn)由IEEE的802.15工作組制定，包括MAC層和物理層這兩層標(biāo)準(zhǔn)。WPAN都工作在2.4GHz的ISM頻段。WPAN有三種：藍(lán)牙系統(tǒng)、低速WPAN和高速WPAN。藍(lán)牙系統(tǒng)(Bluetooth)藍(lán)牙的最初目的是用短距離、低功率和廉價(jià)的無(wú)線收發(fā)器將計(jì)算設(shè)備與通信設(shè)備、外設(shè)等連接起來(lái)，后來(lái)又?jǐn)U張它的目標(biāo)涉足無(wú)線局域網(wǎng)領(lǐng)域，但它和802.11系統(tǒng)是互相干擾的。最早使用的WPAN是1994年愛(ài)立信公司推出的藍(lán)牙系統(tǒng)，其標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15.1。藍(lán)牙的數(shù)據(jù)率為720kb/s，通信范圍10米左右。藍(lán)牙使用TDM方式和擴(kuò)頻跳頻FHSS技術(shù)組成不用基站的皮可網(wǎng)(piconet)。皮可網(wǎng)(piconet)Piconet直譯就是“微微網(wǎng)”，表示這種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積非常小。每一個(gè)皮可網(wǎng)有一個(gè)主設(shè)備(Master)和最多7個(gè)工作的從設(shè)備(Slave)。還可以有多至255個(gè)停留節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)被主節(jié)點(diǎn)置于低功耗狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)處于低功耗狀態(tài)時(shí)，除了響應(yīng)來(lái)自主節(jié)點(diǎn)的激活信號(hào)或信標(biāo)信號(hào)以外，不能做任何其它事情。通過(guò)共享主設(shè)備或從設(shè)備，可以把多個(gè)皮可網(wǎng)鏈接起來(lái)，形成一個(gè)范圍更大的擴(kuò)散網(wǎng)(scatternet)。藍(lán)牙系統(tǒng)中的皮可網(wǎng)和擴(kuò)散網(wǎng)MMSSPSSSSSP皮可網(wǎng)2擴(kuò)散網(wǎng)皮可網(wǎng)1M——主設(shè)備S——從設(shè)備P——擱置的設(shè)備主從工作方式采用主從設(shè)計(jì)的目的是降低藍(lán)牙芯片的實(shí)現(xiàn)成本，其結(jié)果是從節(jié)點(diǎn)完全沒(méi)有智能。Piconet的核心是一個(gè)集中式的TDM系統(tǒng)，主節(jié)點(diǎn)控制時(shí)鐘，并且決定哪個(gè)從節(jié)點(diǎn)在什么時(shí)候可以通信。所有通信都是發(fā)生在主節(jié)點(diǎn)和某個(gè)從節(jié)點(diǎn)之間，從節(jié)點(diǎn)之間的直接通信是不允許的10.4無(wú)線城域網(wǎng)技術(shù)2002年4月通過(guò)了802.16無(wú)線城域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。歐洲的ETSI也制訂類(lèi)似的無(wú)線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)HiperMAN。WMAN可提供“最后一英里”的寬帶無(wú)線接入（固定的、移動(dòng)的和便攜的）。在許多情況下，無(wú)線城域網(wǎng)可用來(lái)代替現(xiàn)有的有線寬帶接入，因此它有時(shí)又稱為無(wú)線本地環(huán)路。10.5無(wú)線Adhoc網(wǎng)絡(luò)10.5.1無(wú)線Adhoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)10.5.2無(wú)線Adhoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)10.5.3無(wú)線Adhoc網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)10.5.4無(wú)線Adhoc網(wǎng)絡(luò)按需路由協(xié)議10.5.5無(wú)線Adhoc網(wǎng)絡(luò)表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議基于預(yù)先架設(shè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)終端通過(guò)基站接入移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)線局域網(wǎng)移動(dòng)終端通過(guò)無(wú)線接入點(diǎn)接入Internet依賴于基站、無(wú)線接入點(diǎn)AP等現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)自組織網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求臨時(shí)會(huì)議/緊急情況科學(xué)考察/探險(xiǎn)/軍事戰(zhàn)場(chǎng)接入網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商所需的時(shí)間和成本現(xiàn)有服務(wù)和架構(gòu)的性能或能力遠(yuǎn)離網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施而希望保持與網(wǎng)絡(luò)的連接無(wú)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施可用不想使用網(wǎng)絡(luò)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施范圍外自組織網(wǎng)絡(luò)自組織網(wǎng)絡(luò)研究1991年IEEE802.11首次提出“AdHoc網(wǎng)絡(luò)”自組織、對(duì)等式、多跳無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)1997年IETF成立MANET工作組基于IP的無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)路由2003年IRTF成立ANS研究組其它研究機(jī)構(gòu)ClosedAdHoc：ForthespecificpurposeonlyMANET：MobileAd-hocNetworksANS：AdHocNetworksScalabilityAdHoc網(wǎng)絡(luò)的定義由一組帶有無(wú)線通信收發(fā)裝置的(移動(dòng))終端節(jié)點(diǎn)組成的一個(gè)多跳臨時(shí)性自治系統(tǒng)每個(gè)(移動(dòng))終端同時(shí)具有路由器和主機(jī)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；作為路由器，終端需要運(yùn)行相應(yīng)的路由協(xié)議節(jié)點(diǎn)間路由通常由多跳(Hop)組成不需要網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，可以在任何地方、任何地點(diǎn)快速構(gòu)建多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、自組織網(wǎng)絡(luò)、無(wú)固定設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)或者對(duì)等網(wǎng)絡(luò)10.5.1無(wú)線Adhoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)Adhoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層協(xié)議結(jié)構(gòu)包括了5層：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。因?yàn)锳dhoc網(wǎng)絡(luò)采用的是對(duì)等結(jié)構(gòu)，不需要使用專用的路由器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所以網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有相同的層次。10.5.2無(wú)線Adhoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)1.自組織2.對(duì)等結(jié)構(gòu)3.多跳路由4.節(jié)點(diǎn)移動(dòng)引起拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化5.無(wú)線傳輸?shù)木窒夼c節(jié)點(diǎn)能量的限制性AdHoc網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線局域網(wǎng)單跳與多跳研究重點(diǎn)不同通信模式不同WLAN主要研究集中在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層WLAN移動(dòng)終端的所有通信必須經(jīng)過(guò)AP進(jìn)行無(wú)線局域網(wǎng)為單跳網(wǎng)絡(luò)，不存在路由問(wèn)題AdHoc網(wǎng)絡(luò)的研究?jī)?nèi)容主要以路由協(xié)議為核心的網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì)AdHoc網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)終端的通信是對(duì)等的10.5.3無(wú)線Adhoc網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)Adhoc網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用需求、協(xié)議設(shè)計(jì)和組網(wǎng)方面都與傳統(tǒng)的802.11無(wú)線局域網(wǎng)和802.16無(wú)線城域網(wǎng)有很大的區(qū)別，所以Adhoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究有著它的特殊性。Adhoc網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的研究主要集中在信道接入、路由協(xié)議、QoS、多播與廣播、安全5個(gè)方面。Adhoc網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)信道接入是指如何控制節(jié)點(diǎn)接入信道的方法。信道接入方法研究是Adhoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究的基礎(chǔ)，它對(duì)Adhoc網(wǎng)絡(luò)的性能起著決定性作用。1.共享廣播信道的方式共享的含義就是在一個(gè)公用的廣播信道上實(shí)現(xiàn)所有用戶的互聯(lián)和通信。如何控制對(duì)共享信道的接入，就是MAC子層的主要任務(wù)。普通的通信系統(tǒng)中，信道共享方式有3種：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和多點(diǎn)共享。AB(a)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)共享AB(b)多點(diǎn)共享控制中心AB(c)點(diǎn)與多點(diǎn)共享Adhoc網(wǎng)絡(luò)共享無(wú)線信道的方式與前述不同，也不同于IEEE802.11協(xié)議所描述的無(wú)線局域網(wǎng)，它采用的是“多跳共享的廣播信道”，而不是一跳共享。BA(d)多跳共享2.網(wǎng)絡(luò)信道接入?yún)f(xié)議的分類(lèi)根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，可對(duì)現(xiàn)存的MAC協(xié)議有不同的分類(lèi)方法：按照同步和異步方式：同步MAC協(xié)議和異步MAC協(xié)議。按照收發(fā)驅(qū)動(dòng)方向的不同：發(fā)方驅(qū)動(dòng)MAC協(xié)議和收方驅(qū)動(dòng)MAC協(xié)議，也有少數(shù)MAC協(xié)議是混合式的。按照可利用的信道數(shù)量：?jiǎn)涡诺繫AC協(xié)議、雙信道MAC協(xié)議和多信道MAC協(xié)議。⑴單信道MAC協(xié)議基于單信道的接入?yún)f(xié)議用于只有一個(gè)共享信道的Adhoc網(wǎng)絡(luò)。所有的控制幀與數(shù)據(jù)幀都在同一個(gè)信道上發(fā)送和接收。單信道的信道接入?yún)f(xié)議主要有以下幾種：多路訪問(wèn)沖突避免MACA協(xié)議無(wú)線局域網(wǎng)的多路訪問(wèn)沖突避免MACAW協(xié)議分布式協(xié)調(diào)功能DCF協(xié)議信道獲取多路訪問(wèn)FAMA協(xié)議⑵雙信道接入?yún)f(xié)議節(jié)點(diǎn)的無(wú)線通信設(shè)施可以提供兩個(gè)信道，一個(gè)用于數(shù)據(jù)幀傳輸，另一個(gè)用于控制幀傳輸，數(shù)據(jù)幀和控制幀的傳輸就不會(huì)出現(xiàn)沖突。這樣就能很好地解決隱藏站和暴露站問(wèn)題，同時(shí)提高信道利用率與頻率空間復(fù)用度。主要的雙信道接入?yún)f(xié)議主要有：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基本訪問(wèn)協(xié)議BAPW雙忙音多路訪問(wèn)DBTMA協(xié)議雙信道多路訪問(wèn)DCMA協(xié)議。⑶多信道接入?yún)f(xié)議基于多信道MAC協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中有多個(gè)無(wú)線通信信道，相鄰節(jié)點(diǎn)可以使用不同的信道同時(shí)進(jìn)行通信。根據(jù)操作的一般原則可以將多信道MAC協(xié)議分為四類(lèi)：有專用控制信道的多信道MAC協(xié)議公共跳躍的多信道MAC協(xié)議分階段控制的多信道MAC協(xié)議并行控制的多信道MAC協(xié)議。

無(wú)線Adhoc網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)Adhoc網(wǎng)絡(luò)一般有兩種結(jié)構(gòu)，即平面結(jié)構(gòu)和分級(jí)結(jié)構(gòu)。在平面結(jié)構(gòu)中，所有節(jié)點(diǎn)的地位平等，所以又可以稱為對(duì)等式結(jié)構(gòu)。A●EC●●●●●●BDFG分級(jí)結(jié)構(gòu)而分級(jí)結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)被劃分為簇，每個(gè)簇由一個(gè)簇頭和多個(gè)簇成員組成，這些簇頭形成了高一級(jí)的網(wǎng)絡(luò)。在高一級(jí)網(wǎng)絡(luò)中，又可以分簇，再次形成更高一級(jí)的網(wǎng)絡(luò)，直至最高級(jí)。分級(jí)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)。比如當(dāng)簇1中的節(jié)點(diǎn)A要與簇2中的節(jié)點(diǎn)B通信時(shí)，節(jié)點(diǎn)A先把數(shù)據(jù)發(fā)送給簇1的簇頭；簇1的簇頭經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)B在簇2中，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給簇2的簇頭(可能要經(jīng)過(guò)其它簇頭的轉(zhuǎn)發(fā))；簇2的簇頭收到數(shù)據(jù)后，發(fā)現(xiàn)B是自己簇的成員，把數(shù)據(jù)發(fā)送給B。

無(wú)線Adhoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議需要進(jìn)行通信的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)可能不在相互的無(wú)線信號(hào)范圍內(nèi)需要其它節(jié)點(diǎn)承擔(dān)轉(zhuǎn)發(fā)工作節(jié)點(diǎn)移動(dòng)后需要重新建立新的路由多跳路由移動(dòng)1.Adhoc路由的特點(diǎn)⑴動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。⑵單向信道的存在。⑶有限的無(wú)線傳輸帶寬。無(wú)線信道能提供的網(wǎng)絡(luò)帶寬相對(duì)有線信道要低得多。此外，競(jìng)爭(zhēng)共享無(wú)線信道產(chǎn)生的碰撞、信號(hào)衰減、噪音干擾等。⑷無(wú)線移動(dòng)終端的局限性。采用電池一類(lèi)可耗盡能源提供電源、內(nèi)存較小、CPU性能較低等。這就要求路由算法能夠簡(jiǎn)單有效，實(shí)現(xiàn)的程序代碼短小精悍，同時(shí)需要考慮如何節(jié)省能源等問(wèn)題。傳統(tǒng)的路由協(xié)議不適用于AdHoc網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)加入、離開(kāi)、移動(dòng)等路由算法還未收斂，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就發(fā)生變化有限的系統(tǒng)帶寬、能量等資源周期性地通告路由信息嚴(yán)重降低系統(tǒng)的性能間歇性的網(wǎng)絡(luò)分割傳統(tǒng)路由協(xié)議容易形成路由回路單向的無(wú)線傳輸信道傳統(tǒng)路由協(xié)議一般假設(shè)鏈路是對(duì)稱的適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化減少路由開(kāi)銷(xiāo)引入按需路由在路由時(shí)考慮能量等約束條件路由選擇協(xié)議的特點(diǎn)從Adhoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)可以知道，其路由選擇協(xié)議必須滿足以下條件：必須對(duì)拓?fù)涞淖兓哂锌焖俜磻?yīng)能力，并且避免路由環(huán)路的發(fā)生；必須高效地利用帶寬資源，盡可能壓縮開(kāi)銷(xiāo)；必須盡可能縮短發(fā)射時(shí)間和減少發(fā)射的數(shù)據(jù)量，以節(jié)約能源。2.Adhoc路由協(xié)議的分類(lèi)AdHoc路由協(xié)議表驅(qū)動(dòng)路由先驗(yàn)式(Proactive)按需路由反應(yīng)式(Reactive)ZRPDSDVTBRPFCGSROLSRLMRABRDSRAODVTORASSRDYMOOLSR:OptimizedLinkStateRoutingTBRPF:TopologyDisseminationBasedonReverse-PathForwardingAODV:AdHocOnDemandDistanceVectorDSR:DynamicSourceRoutingDTMO:DynamicMANETOn-demandRouting表驅(qū)動(dòng)（TableDriven）路由先驗(yàn)式(Proactive)路由傳統(tǒng)的分布式最短路徑路由協(xié)議鏈路狀態(tài)或者距離向量所有節(jié)點(diǎn)周期性更新“可達(dá)”信息每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)到網(wǎng)絡(luò)中所有其它節(jié)點(diǎn)的路由所有路由都已存在并且隨時(shí)可用DSDV、OLSR、TBRPF路由延時(shí)小，但是路由開(kāi)銷(xiāo)大按需(On-demand)路由反應(yīng)式(Reactive)路由源節(jié)點(diǎn)根據(jù)需要，通過(guò)路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程來(lái)確定路由控制報(bào)文采用泛洪（Flooding）方式兩種實(shí)現(xiàn)技術(shù)源路由（分組攜帶完整的路由信息）逐跳（Hop-by-Hop）路由DSR、AODV、DYMO路由延時(shí)大，但是路由開(kāi)銷(xiāo)小混合路由AdHoc網(wǎng)絡(luò)劃分為區(qū)域每個(gè)節(jié)點(diǎn)在區(qū)域內(nèi)部采用表驅(qū)動(dòng)路由對(duì)于區(qū)域外節(jié)點(diǎn)采用按需路由簇和區(qū)域的不同簇內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)都與簇首直接通信，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)間的通信一般是兩跳區(qū)域的大小沒(méi)有限制，區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)通信可以多跳ZRP：ZoneRoutingProtocol10.5.4無(wú)線Adhoc網(wǎng)絡(luò)按需路由協(xié)議按需驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議又稱為反應(yīng)式路由協(xié)議或被動(dòng)路由，是一種當(dāng)需要時(shí)才進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)的路由選擇方式。與主動(dòng)式路由協(xié)議相比，按需路由協(xié)議中的節(jié)點(diǎn)平時(shí)并不實(shí)時(shí)地維護(hù)網(wǎng)絡(luò)路由。只有在節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)才激活路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制，源節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起路由查找過(guò)程。按需驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議：動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議DSR、Adhoc按需距離向量路由協(xié)議AODV、臨時(shí)順序路由算法TORA、基于相互關(guān)系的路由協(xié)議ABR和單一穩(wěn)定路由SSR等。DSR路由協(xié)議DSR是一種按需路由協(xié)議。節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)才進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程反應(yīng)型路由，僅維護(hù)活躍的路由DSR是一種源路由。發(fā)送節(jié)點(diǎn)在分組中包含了源-目的完整路由信息，該路由信息由網(wǎng)絡(luò)中的若干節(jié)點(diǎn)地址組成，各個(gè)節(jié)點(diǎn)按照該路由信息來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)分組不需要中間節(jié)點(diǎn)維護(hù)路由信息節(jié)點(diǎn)緩存到目的節(jié)點(diǎn)的多條路由避免了在每次路由中斷時(shí)都需要進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)，因此能夠?qū)ν負(fù)渥兓龀龈斓姆磻?yīng)DSR協(xié)議組成路由發(fā)現(xiàn)（RouteDiscovery）只有在源節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)才啟動(dòng)幫助源節(jié)點(diǎn)獲得到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由路由維護(hù)（RouteMaintenance）在源節(jié)點(diǎn)給目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前路由的可用情況當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘜?dǎo)致路由故障時(shí)，切換到另一條路由或者重新發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)都按需進(jìn)行的不需要周期性路由通告不需要感知鏈路狀態(tài)不需要鄰居檢測(cè)DSR路由發(fā)現(xiàn)：路由請(qǐng)求源節(jié)點(diǎn)向鄰居節(jié)點(diǎn)廣播路由請(qǐng)求（RREQ：RouteRequest）報(bào)文，其中包括：源節(jié)點(diǎn)地址目的節(jié)點(diǎn)地址路由記錄（從源到目的節(jié)點(diǎn)路由中的中間節(jié)點(diǎn)）請(qǐng)求ID中間節(jié)點(diǎn)接收到RREQ后，將自己的地址附在路由記錄中ABCDEF(A-)(A-F)(A-)(A-B-)(A-B-C-)(A-B-C-)(A-B-C-E-)DSR路由發(fā)現(xiàn)：中間節(jié)點(diǎn)處理中間節(jié)點(diǎn)維護(hù)<源節(jié)點(diǎn)地址、請(qǐng)求ID>序列對(duì)列表判斷重復(fù)RREQ如果接收到的RREQ報(bào)文中的<源節(jié)點(diǎn)地址、請(qǐng)求ID>存在于本節(jié)點(diǎn)的序列對(duì)列表中如果接收到的RREQ報(bào)文中的路由記錄中包含本節(jié)點(diǎn)地址如果檢測(cè)到重復(fù)，則中間節(jié)點(diǎn)丟棄該RREQ報(bào)文ABCDEF(A-)(A-F)(A-)(A-B-)(A-B-C-)(A-B-C-)(A-B-C-E-)丟棄F轉(zhuǎn)發(fā)的RREQDSR路由發(fā)現(xiàn)：路由應(yīng)答目的節(jié)點(diǎn)收到RREQ后，給源節(jié)點(diǎn)返回路由應(yīng)答（RREP：RouteReply）報(bào)文拷貝RREQ報(bào)文中的路由紀(jì)錄源節(jié)點(diǎn)收到RREP后，在本地緩存路由信息(A-B-C-D)ABCDEF(A-B-C-D)(A-B-C-D)DSR路由發(fā)現(xiàn)：對(duì)稱/非對(duì)稱信道路由應(yīng)答RREP報(bào)文路由的選擇：如果源-目的路由是對(duì)稱信道目的節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)的路由，即為源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的反向路由如果源-目的路由是非對(duì)稱信道如果目的節(jié)點(diǎn)的路由緩存中有到達(dá)源節(jié)點(diǎn)的路由，則直接使用否則目的節(jié)點(diǎn)需要發(fā)起到源節(jié)點(diǎn)的路由請(qǐng)求過(guò)程，同時(shí)將RREP報(bào)文稍帶在新的RREQ報(bào)文中DSR路由維護(hù)點(diǎn)到點(diǎn)證實(shí)機(jī)制如果數(shù)據(jù)分組被重發(fā)了最大次數(shù)仍然沒(méi)有收到下一跳的確認(rèn)，向源端發(fā)送路由錯(cuò)誤RERR報(bào)文，并且指明中斷的鏈路源端將該路由從路由緩存中刪除如果源端路由緩存中存在另一條到目的節(jié)點(diǎn)的路由，則使用該路由重發(fā)分組否則，重新開(kāi)始路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程端到端證實(shí)機(jī)制節(jié)點(diǎn)以混雜模式運(yùn)行，當(dāng)節(jié)點(diǎn)傳送報(bào)文給鄰節(jié)點(diǎn)時(shí)，可以偵聽(tīng)到鄰節(jié)點(diǎn)所傳送的報(bào)文，并以此來(lái)判斷對(duì)方是否還在傳送范圍內(nèi)。ABCDEF(A-B-C-E-)RouteErrorDSR優(yōu)化：路由緩存(1)—獲取路由緩存

每個(gè)節(jié)點(diǎn)緩存它通過(guò)任何方式獲得的新路由轉(zhuǎn)發(fā)RREQ和數(shù)據(jù)分組獲得從本節(jié)點(diǎn)到（RREQ或數(shù)據(jù)分組的）路由記錄中所指示的所有節(jié)點(diǎn)的路由，例如E轉(zhuǎn)發(fā)RREQ(A-B-C)獲得到A的路由(C-B-A)轉(zhuǎn)發(fā)RREP獲得本節(jié)點(diǎn)到RREP路由紀(jì)錄中所有節(jié)點(diǎn)的路由，例如B轉(zhuǎn)發(fā)RREP(A-B-C-D)獲得到D的路由(C-D)監(jiān)聽(tīng)相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送的分組RREQ、RREP、數(shù)據(jù)分組等(A-B-C-D)ABCDEF(A-B-C-D)(A-B-C-D)均假設(shè)信道是對(duì)稱的DSR優(yōu)化：路由緩存(2)—使用路由緩存中間節(jié)點(diǎn)使用緩存的到目的節(jié)點(diǎn)的路由去響應(yīng)RREQRREP中的路由紀(jì)錄=RREQ中的路由紀(jì)錄+緩存的到目的節(jié)點(diǎn)的路由例如，節(jié)點(diǎn)B的緩存已經(jīng)有到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)D的路由B-C-D，則用A-B-C-D對(duì)A的RREQ進(jìn)行響應(yīng)ABCDEF(B-C-D)(A-B-C-D)(A-)DSR優(yōu)化：路由緩存(3)—錯(cuò)誤路由緩存處理錯(cuò)誤路由緩存，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓沟镁彺娴穆酚墒?，從而影響和感染其它?jié)點(diǎn)，使用該路由緩存的路由將不可用當(dāng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)路由緩存回應(yīng)RREP時(shí)，其它監(jiān)聽(tīng)到此RREP的節(jié)點(diǎn)會(huì)更改自己緩存的路由，從而感染錯(cuò)誤路由緩存解決方法：設(shè)置緩存路由的有效期，過(guò)期即刪除DSR優(yōu)化：路由緩存(4)—RREP風(fēng)暴RREP風(fēng)暴節(jié)點(diǎn)廣播到某個(gè)目的節(jié)點(diǎn)的RREQ，當(dāng)其鄰居節(jié)點(diǎn)的路由緩存中都有到該目的節(jié)點(diǎn)的路由時(shí)，每個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)都試圖以自己緩存的路由響應(yīng)，由此造成RREP風(fēng)暴RREP風(fēng)暴將浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)帶寬，并加劇報(bào)文沖突DSR優(yōu)化：路由緩存(5)--預(yù)防RREP風(fēng)暴預(yù)防RREP風(fēng)暴每個(gè)節(jié)點(diǎn)延時(shí)D發(fā)送RREPD與節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)成正比，使得到目的節(jié)點(diǎn)有最短路徑的RREP最先發(fā)送節(jié)點(diǎn)將接口設(shè)置成混雜模式(promiscuous)，監(jiān)聽(tīng)是否存在有比自己更短的到目的節(jié)點(diǎn)的路徑，如果有，則不發(fā)送本節(jié)點(diǎn)的RREPD=H*(h-1+r)其中H是每條鏈路的傳播延時(shí)h是自己返回的路徑長(zhǎng)度，即到目的節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)r是0或者1優(yōu)點(diǎn)僅在需要通信的節(jié)點(diǎn)間維護(hù)路由，減少了路由維護(hù)開(kāi)銷(xiāo)路由緩存技術(shù)能夠進(jìn)一步減少路由發(fā)現(xiàn)的代價(jià)采用路由緩存技術(shù)，能夠發(fā)現(xiàn)多條到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由支持非對(duì)稱信道缺點(diǎn)采用源節(jié)點(diǎn)路由，每個(gè)數(shù)據(jù)分組首部中都要攜帶路由信息，增加了網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)由于采用廣播，用于路由發(fā)現(xiàn)的控制報(bào)文可能波及到全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)RREP風(fēng)暴問(wèn)題錯(cuò)誤路由緩存問(wèn)題DSR特點(diǎn)AODV路由協(xié)議AODV采用按需路由機(jī)制AODV最早于1999年提出。2003年正式公布為自組網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的RFC標(biāo)準(zhǔn)，即RFC3561。AODV結(jié)合了DSR(按需路由)和DSDV(表驅(qū)動(dòng)路由)使用DSR中基于廣播的路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制每個(gè)節(jié)點(diǎn)都維護(hù)路由表，采用DSDV逐跳路由、序號(hào)AODV特點(diǎn)AODV特點(diǎn)與DSDV協(xié)議相比，采用按需路由，不需要維護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?，只有在發(fā)送分組且沒(méi)有到目的節(jié)點(diǎn)的路由時(shí)，才發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程。參與通信過(guò)程的節(jié)點(diǎn)需要維護(hù)路由表，不在路徑上的節(jié)點(diǎn)不保存路由信息。與DSR協(xié)議相比，由于節(jié)點(diǎn)建立和維護(hù)路由表，分組中不需攜帶完整的路由信息僅適用于對(duì)稱信道路由表僅維護(hù)一條到目的節(jié)點(diǎn)的路由1.AODV報(bào)文格式AODV定義了3種控制報(bào)文：路由請(qǐng)求RREQ報(bào)文路由應(yīng)答RREP報(bào)文路由錯(cuò)誤RERR報(bào)文。另外還定義了路由應(yīng)答確認(rèn)RREP-ACK報(bào)文。這些報(bào)文都使用UDP協(xié)議，分配的UDP端口號(hào)為654。⑴路由請(qǐng)求RREQ報(bào)文類(lèi)型字段，8比特。RREQ報(bào)文的類(lèi)型值為1；加入J和修復(fù)R字段，各1比特。為多播預(yù)留；類(lèi)型JRGDU預(yù)留跳數(shù)RREQID目的IP地址目的序號(hào)源IP地址源序號(hào)08142431RREQ報(bào)文字段意義無(wú)請(qǐng)求（免費(fèi)）RREP標(biāo)志G字段，1比特。G標(biāo)志用于指示一個(gè)無(wú)請(qǐng)求的RREP報(bào)文是否應(yīng)該在發(fā)送給源節(jié)點(diǎn)的同時(shí)，還要傳送到目的節(jié)點(diǎn)。置1表示需要，清0表示不需要；設(shè)置了G比特的原因：若中間節(jié)點(diǎn)發(fā)送RREP，就會(huì)丟棄RREQ，有可能目的節(jié)點(diǎn)收不到任何RREQ，這樣目的節(jié)點(diǎn)就不知道通往源節(jié)點(diǎn)的逆向路由。如果一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)為響應(yīng)G=1的RREQ而向源節(jié)點(diǎn)回復(fù)了RREP，則它必須向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)RREP報(bào)文。目的節(jié)點(diǎn)回復(fù)D標(biāo)志字段，1比特。D=1說(shuō)明只有目的節(jié)點(diǎn)才對(duì)該RREQ報(bào)文做回復(fù)；序號(hào)未知U標(biāo)志字段，1比特。說(shuō)明目的序號(hào)是否未知；預(yù)留字段，11比特。發(fā)送時(shí)設(shè)置為0，接收時(shí)忽略該字段；跳數(shù)字段，8比特。初值為0。說(shuō)明從源節(jié)點(diǎn)到處理這個(gè)RREQ報(bào)文的節(jié)點(diǎn)處的跳數(shù)。RREQ報(bào)文字段意義（續(xù)）請(qǐng)求報(bào)文ID字段，32比特。與源節(jié)點(diǎn)的IP地址一起<源IP地址,請(qǐng)求ID>使用，用來(lái)唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)特定RREQ的序號(hào)。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)發(fā)起一個(gè)新的RREQ時(shí)，請(qǐng)求ID+1。目的IP地址字段，32比特。一條路由的目的節(jié)點(diǎn)的IP地址。目的序號(hào)字段，32比特。目的序號(hào)是源節(jié)點(diǎn)所看到的（過(guò)去收到的），到目的節(jié)點(diǎn)的任何路由的最新（最大）序號(hào)。RREQ報(bào)文字段意義（續(xù)）源IP地址字段，32比特。發(fā)送RREQ報(bào)文的源節(jié)點(diǎn)的IP地址。<源IP地址，請(qǐng)求ID>對(duì)唯一地標(biāo)識(shí)了一個(gè)RREQ報(bào)文。根據(jù)收到的報(bào)文的<源IP地址，請(qǐng)求ID>，判斷這個(gè)報(bào)文是否重復(fù)，從而丟棄重復(fù)報(bào)文。源序號(hào)字段，32比特。在源節(jié)點(diǎn)的路由表中有一個(gè)指向自己的路由表項(xiàng)，這個(gè)路由表項(xiàng)使用的當(dāng)前序號(hào)就是源序號(hào)。這個(gè)序號(hào)由源節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生和維護(hù)。是用于逆向路由（向著路由請(qǐng)求的源節(jié)點(diǎn)方向）的一條路由的當(dāng)前序號(hào)。RREQ中的兩個(gè)序號(hào)源序號(hào)：用于到達(dá)源節(jié)點(diǎn)的逆向路由，該序號(hào)用于表明逆向路由的新舊程度。目的序號(hào)：說(shuō)明了源節(jié)點(diǎn)所知道的最新的到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的序號(hào)，說(shuō)明路由的新舊程度。顯然，一個(gè)目的序號(hào)若在源節(jié)點(diǎn)的緩存內(nèi)能被找到，則說(shuō)明到達(dá)該目的節(jié)點(diǎn)的路由，之前曾被源節(jié)點(diǎn)使用過(guò)。

⑵路由應(yīng)答RREP報(bào)文類(lèi)型字段，8比特。RREP的類(lèi)型為2；修復(fù)R標(biāo)識(shí)字段，1比特。為多播預(yù)留；確認(rèn)A字段，1比特。當(dāng)A比特被設(shè)置時(shí)，希望RREP的接收者發(fā)送RREP-ACK報(bào)文進(jìn)行確認(rèn)；預(yù)留字段，9比特。發(fā)送時(shí)置0，接收時(shí)忽略；類(lèi)型RA預(yù)留前綴大小prefixsize跳數(shù)目的IP地址目的序號(hào)源IP地址生存期限18182431RREP字段意義前綴大小字段，5比特。只用于分簇情況。不分簇時(shí)，設(shè)置為0。不為0時(shí)，具有相同前綴大小的節(jié)點(diǎn)屬于同一個(gè)簇；（其RFC3561中第7部分有詳細(xì)說(shuō)明）跳數(shù)字段，8比特。從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)；目的IP地址字段，32比特。說(shuō)明一條路由的目的節(jié)點(diǎn)的IP地址，與接收到的路由請(qǐng)求報(bào)文RREQ中的目的IP地址相同；目的序號(hào)字段，32比特。與一條路由相關(guān)聯(lián)的目的序號(hào)；RREP字段意義（續(xù)）源IP地址字段，32比特。說(shuō)明發(fā)送RREQ報(bào)文的節(jié)點(diǎn)的IP地址。與接收到的路由請(qǐng)求報(bào)文RREQ中的源IP地址相同；生存期限字段，32比特。以毫秒為單位，說(shuō)明接收RREP后這條路由的有效期。⑶路由錯(cuò)誤RERR報(bào)文類(lèi)型字段，8比特。RERR報(bào)文的類(lèi)型設(shè)置為3；不能刪除N標(biāo)識(shí)字段，1比特。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)完成一個(gè)鏈路的本地修復(fù)時(shí)設(shè)置為1。上游節(jié)點(diǎn)不應(yīng)該刪除這條路由；預(yù)留字段，15比特。發(fā)送時(shí)置為0，接收時(shí)忽略；目的跳數(shù)字段，8比特。說(shuō)明包含在該報(bào)文中的不可達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的數(shù)目。該字段設(shè)定的值至少是1；類(lèi)型N預(yù)留目的跳數(shù)不可達(dá)目的IP地址(1)不可達(dá)目的序號(hào)(1)其它不可達(dá)目的IP地址(如果需要)其它不可達(dá)目的序號(hào)(如果需要)082431RERR報(bào)文字段意義不可達(dá)目的IP地址字段，32比特。說(shuō)明由于鏈路中斷而變成不可達(dá)的目的節(jié)點(diǎn)的IP地址；不可達(dá)目的序號(hào)字段，32比特。說(shuō)明路由表項(xiàng)中不可達(dá)目的節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的序號(hào)。在任何時(shí)候由于鏈路斷開(kāi)，導(dǎo)致從該節(jié)點(diǎn)的鄰居到一個(gè)或多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)變得變得不可達(dá)時(shí)，發(fā)送RERR報(bào)文。這里的目的節(jié)點(diǎn)是指在上一個(gè)字段，即“不可達(dá)目的IP地址”字段指定的那個(gè)節(jié)點(diǎn)；其它不可達(dá)目的IP地址字段和其它不可達(dá)目的序號(hào)。這兩個(gè)字段的意義分別類(lèi)似于不可達(dá)目的IP地址字段和不可達(dá)目的序號(hào)字段。當(dāng)有多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)不可達(dá)時(shí)才使用它們。⑷路由應(yīng)答確認(rèn)(RREP-ACK)報(bào)文當(dāng)收到一個(gè)A比特被置位的RREP報(bào)文時(shí)，一定要回復(fù)一個(gè)RREP-ACK報(bào)文。類(lèi)型（Type）字段，8比特。RREP-ACK報(bào)文的類(lèi)型設(shè)置為4；預(yù)留（Reserved）字段，8比特。發(fā)送時(shí)設(shè)置為0，接收時(shí)忽略該字段。類(lèi)型預(yù)留08152.AODV路由協(xié)議的操作AODV協(xié)議的中間節(jié)點(diǎn)需要建立和維護(hù)動(dòng)態(tài)路由表。為路由表中每個(gè)目的節(jié)點(diǎn)維護(hù)一定的狀態(tài)信息。⑴序號(hào)的維護(hù)每個(gè)路由表項(xiàng)，必須包含“目的序號(hào)”。只要一個(gè)節(jié)點(diǎn)從RREQ、RREP或RERR報(bào)文接收到一個(gè)與某個(gè)目的節(jié)點(diǎn)相關(guān)的新序號(hào)（非過(guò)時(shí)序號(hào)），就會(huì)更新該目的序號(hào)。AODV的操作依賴于每個(gè)節(jié)點(diǎn)的目的序號(hào)，保證到達(dá)該目的節(jié)點(diǎn)的所有路由沒(méi)有回路。目的節(jié)點(diǎn)在下列兩種情況下增大序號(hào)值當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程之前，必須立即增加自己的序號(hào)（源序號(hào)）。這樣可以防止與以前建立的逆向路由（朝著RREQ的源節(jié)點(diǎn)方向）發(fā)生沖突。當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送對(duì)RREQ的響應(yīng)報(bào)文RREP之前，必須立即更新自己的序號(hào)(NewSeq)：

NewSeq=Max(CurSeq,DstSeq)當(dāng)前序號(hào)(CurSeq)RREQ報(bào)文中目的序號(hào)(DstSeq)修改目的序號(hào)一個(gè)節(jié)點(diǎn)只有在以下情況下，才修改關(guān)于一個(gè)目的節(jié)點(diǎn)的路由表項(xiàng)中的目的序號(hào)字段：該節(jié)點(diǎn)本身就是目的節(jié)點(diǎn)，并且獲得了一條到達(dá)自己的新路由。該節(jié)點(diǎn)接收到一個(gè)AODV報(bào)文，報(bào)文中包含關(guān)于一個(gè)目的節(jié)點(diǎn)的新序號(hào)信息。到該目的節(jié)點(diǎn)的路經(jīng)有效期滿，或者中斷。⑵路由表表項(xiàng)維護(hù)當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)的AODV控制報(bào)文，創(chuàng)建或更新到某個(gè)特定目的節(jié)點(diǎn)或子網(wǎng)的路由時(shí)，該節(jié)點(diǎn)就檢查自己的路由表，看是否有一個(gè)關(guān)于這個(gè)特定目的節(jié)點(diǎn)的表項(xiàng)。如果沒(méi)有找到，就創(chuàng)建一條關(guān)于這個(gè)目的節(jié)點(diǎn)的表項(xiàng)。這條路由只有在滿足下列條件之一時(shí)才得到更新：新序號(hào)>在路由表中存儲(chǔ)的該目的序號(hào)。新序號(hào)=在路由表中存儲(chǔ)的該目的序號(hào)，但是，新路由信息的跳數(shù)加1后，仍然小于路由表中存儲(chǔ)的跳數(shù)。新路由信息的序號(hào)是未知的。3.AODV路由建立過(guò)程AODV協(xié)議采用與DSR類(lèi)似的廣播式路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制。但是，與DSR協(xié)議相比，AODV的路由依賴于中間節(jié)點(diǎn)建立和維護(hù)的動(dòng)態(tài)路由表（而不是自己攜帶路由信息）。AODV協(xié)議采用按需驅(qū)動(dòng)的路由機(jī)制。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)想要給某一個(gè)目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送分組，而目前又沒(méi)有到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的有效路由時(shí)，即路徑不存在時(shí)，便啟動(dòng)路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程。向其鄰居廣播RREQ分組用于路由發(fā)現(xiàn)AODV需要建立兩個(gè)方向的路由逆向路由：指從目的節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)的路由，用于將路由應(yīng)答報(bào)文RREP送至源節(jié)點(diǎn)；是源節(jié)點(diǎn)廣播路由器請(qǐng)求報(bào)文RREQ過(guò)程中建立的。前向路由：指從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由，用于數(shù)據(jù)報(bào)文的發(fā)送；在節(jié)點(diǎn)會(huì)送路由應(yīng)答報(bào)文RREP過(guò)程中建立的。路由建立過(guò)程：產(chǎn)生路由請(qǐng)求RREQ處理和轉(zhuǎn)發(fā)路由請(qǐng)求查收路由應(yīng)答RREP接收和轉(zhuǎn)發(fā)路由應(yīng)答AODV協(xié)議的工作過(guò)程例子假定源節(jié)點(diǎn)A給節(jié)點(diǎn)I發(fā)送分組。每個(gè)AODV節(jié)點(diǎn)都維護(hù)了一張表，以目的節(jié)點(diǎn)為關(guān)鍵字，每個(gè)表項(xiàng)給出