Adhoc(移動自組網(wǎng))課件

無線Adhoc網(wǎng)絡1、Adhoc網(wǎng)絡的基本概述2、Adhoc網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)3、關(guān)鍵技術(shù)1、概述網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展的主線Adhoc術(shù)語的來源Adhoc來源于拉丁語—本意是“向這個”英文名稱：AdhocnetworkSelf-organizingnetworkInfrastructurelessnetworkMulti-hopnetworkAdhoc在英語中的含義是：“forthespecificpurposeonly”—“為某個特定目的、臨時的、事先未準備的”1991年5月：IEEE正式采用“Adhoc網(wǎng)絡”—一種特殊的自組織、對等式、多跳、無線移動網(wǎng)絡Adhoc網(wǎng)絡的發(fā)展歷史早在1972年，美國DARPA就啟動了分組無線網(wǎng)項目PRNET（PacketRadioNETwork），研究在戰(zhàn)場環(huán)境下利用分組無線網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信，但是不能支持大型網(wǎng)絡環(huán)境的需要。1983年，啟動了高殘存性自適應網(wǎng)絡項目SURAN（SURvivableAdaptiveNetwork）

SURAN項目研究任務：—如何將無線分組網(wǎng)技術(shù)用于支持更大規(guī)模的網(wǎng)絡—開發(fā)了能夠適應戰(zhàn)場快速變化的自適應網(wǎng)絡協(xié)議SURAN計劃的三個具體的目標：—開發(fā)出符合分組無線網(wǎng)絡協(xié)議的產(chǎn)品—開發(fā)并驗證適合上萬個結(jié)點的組網(wǎng)方法—開發(fā)并驗證存在復雜電子干擾條件下可生存的分組無線網(wǎng)絡技術(shù)Adhoc網(wǎng)絡的發(fā)展歷史GloMo計劃1994年：DARPA又啟動了全球移動信息系統(tǒng)GloMo（GlobleMobileInformationSystems）計劃項目，并一直研究至今。1996年—2000年WINGs研究項目·無線自適應移動信息系統(tǒng)WAMIS—多跳、移動環(huán)境下支持實時多媒體業(yè)務的高速分組無線網(wǎng)絡·主要目標：如何將無線移動自組網(wǎng)與Internet無縫地連接起來Adhoc網(wǎng)絡的發(fā)展歷史成立于1991年的IEEE802.11標準委員會采用了“Adhoc網(wǎng)絡”一詞來描敘這種網(wǎng)絡，自組織、對等式、多跳無線移動通信網(wǎng)絡，Adhoc網(wǎng)絡就此誕生。Internet工作組：IETF1997年成立MANET工作組（mobileadhocnetwork）利用多跳無線網(wǎng)構(gòu)造基于IP的移動互聯(lián)網(wǎng)IRTF在2003成立了ANS研究組（AdHocNetworksScalability）移動adhoc網(wǎng)絡（MANET）移動Adhoc網(wǎng)絡/多跳無線網(wǎng)絡由一組帶有無線通信收發(fā)裝置的移動終端節(jié)點組成網(wǎng)絡中每個移動終端自由移動網(wǎng)絡中所有移動終端地位相等可以在任何時候、任何地點快速構(gòu)建不需要現(xiàn)有信息基礎(chǔ)網(wǎng)絡設(shè)施的支持是一個多跳、臨時、無中心網(wǎng)絡。多跳無線網(wǎng)、自組織網(wǎng)絡、無固定設(shè)施的網(wǎng)絡、對等網(wǎng)絡MANET網(wǎng)絡特點1具有移動通信和計算機網(wǎng)路的特點移動通信和計算機網(wǎng)絡相結(jié)合報文交換采用分組交換機制移動終端是配有無線收發(fā)設(shè)備的移動便攜式終端移動終端兼并雙重角色作為主機要運行面向用戶的應用程序作為路由器要運行相應的路由協(xié)議終端之間通過多個中間節(jié)點完成轉(zhuǎn)發(fā)MANET網(wǎng)絡特點2網(wǎng)絡拓撲動態(tài)變化用戶終端隨意移動移動節(jié)點的開機/關(guān)機無線電發(fā)送功率變化無線信道間的相互干擾地形等綜合因素的影響MANET網(wǎng)絡特點3無中心網(wǎng)絡的自組性無控制中心每個節(jié)點地位平等節(jié)點隨時加入/離開網(wǎng)絡任何節(jié)點故障不會影響整個網(wǎng)絡具有更強魯棒性和抗毀性MANET網(wǎng)絡特點4多跳組網(wǎng)方式接收端和發(fā)送端可使用比兩者直接通信小的多的功率進行通信->大大節(jié)約能量的消耗中間節(jié)點參與分組轉(zhuǎn)發(fā)->能有效降低對無線傳輸設(shè)備的設(shè)計難度和成本，同時擴大自組網(wǎng)絡覆蓋范圍MANET網(wǎng)絡特點5有限的傳輸帶寬無線信道提供的帶寬比有線信道要低得多競爭共享無線信道會產(chǎn)生碰撞信號衰弱、噪聲干擾以及信號之間的干擾等移動終端的自主性自組網(wǎng)絡的移動終端之間存在某種協(xié)同工作關(guān)系每個終端都將承擔為其他終端進行分組轉(zhuǎn)發(fā)的義務MANET網(wǎng)絡特點6安全性差無線鏈路使網(wǎng)絡容易受到鏈路層攻擊節(jié)點漫游時缺乏物理保護移動性使節(jié)點之間的信任關(guān)系經(jīng)常變化存在單向信道無線終端發(fā)射功率的不同以及地形因素的影響Adhoc網(wǎng)絡與常用無線網(wǎng)絡比較最大的區(qū)別在于無基站結(jié)點一跳與多跳Adhoc網(wǎng)絡的應用軍事應用：主要應用領(lǐng)域。因其特有的無需架設(shè)網(wǎng)絡設(shè)施、快速、抗毀性強等特點，已經(jīng)成為戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。美軍研制了大量的無線自組織網(wǎng)絡設(shè)備，用于單兵、車載、指揮所等不同的場合，并大量裝備部隊。緊急和突發(fā)場合：在發(fā)生了地震、水災、火災災難后，能夠在這些惡劣和特殊的環(huán)境下提供通信支持。偏遠野外地區(qū)：無法依賴固定或預設(shè)的網(wǎng)絡設(shè)施進行通信。臨時場合：Adhoc網(wǎng)絡的快速、簡單組網(wǎng)能力使得它可以用于臨時場合的通信。比如會議、慶典、展覽等場合，可以免去布線和部署網(wǎng)絡設(shè)備的工作。動態(tài)場合和分布式系統(tǒng)：通過無線連接遠端的設(shè)備、傳感節(jié)點和激勵器，可方便用于分布式控制，特別適合于調(diào)度和協(xié)調(diào)遠端設(shè)備的工作，自動高速公路系統(tǒng)（AHS）中協(xié)調(diào)和控制車輛，對工業(yè)處理過程進行遠程控制等。Adhoc網(wǎng)絡的應用個人局域網(wǎng)（PAN）：用于實現(xiàn)PDA、手機、掌上電腦等個人電子通信設(shè)備之間的通信，并可以構(gòu)建虛擬教室和討論組等嶄新的移動對等應用（MP2P）。傳感器網(wǎng)絡：應用的另一大領(lǐng)域。具有非常廣闊的應用前景。商業(yè)應用：組建家庭無線網(wǎng)絡、無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡、移動醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)和無線設(shè)備網(wǎng)絡，開展移動和可攜帶計算以及無所不在的通信業(yè)務等。其它應用：比如它可以用來擴展現(xiàn)有蜂窩移動通信系統(tǒng)的覆蓋范圍，實現(xiàn)地鐵和隧道等場合的無線覆蓋，實現(xiàn)汽車和飛機等交通工具之間的通信，用于輔助教學和構(gòu)建未來的移動無線城域網(wǎng)和自組織廣域網(wǎng)等。Adhoc網(wǎng)絡如何接入現(xiàn)有的Internet也是近年研究的一個熱點。2、Adhoc網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)Adhoc網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)--分級結(jié)構(gòu)單頻分級系統(tǒng)使用一個頻率簇頭和網(wǎng)關(guān)形成虛擬主干簇頭的選舉和維護較復雜多頻分級每一級使用一個頻率高級結(jié)點的功率大，帶寬較寬簇頭要有兩套協(xié)議棧Adhoc網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)-分級結(jié)構(gòu)(2)簇頭簇成員網(wǎng)關(guān)簇單頻分級平面結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點優(yōu)點簡單所有節(jié)點能力相同健壯只要存在多條路徑就可以通信相對安全缺點路由開銷大節(jié)點數(shù)目多移動性強的環(huán)境下，維持網(wǎng)絡最新拓撲的控制開銷大可擴充性差層次結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點優(yōu)點Cluster成員功能簡單路由信息局部化減少路由協(xié)議開銷節(jié)點定位簡單可擴展性好抗毀性好缺點Cluster頭需要選擇所有傳輸都要通過頭路由不一定最佳Cluster頭是瓶頸3、關(guān)鍵技術(shù)3.1Adhoc網(wǎng)絡路由技術(shù)3.2Adhoc網(wǎng)絡安全性問題3.3功率控制與功率消耗源3.4移動Adhoc網(wǎng)絡的QoS問題3.5ad-hoc網(wǎng)絡中的MAC協(xié)議3.1Adhoc網(wǎng)絡路由技術(shù)為什么需要新的路由協(xié)議？傳統(tǒng)的路由解決方案(如在Internet和蜂窩網(wǎng)中的一些方案)都是假定網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)是相對穩(wěn)定的，移動Adhoc網(wǎng)絡的拓撲是不斷變化的；傳統(tǒng)的路由方案依賴于保存在某些網(wǎng)絡節(jié)點或特定管理節(jié)點中的分布式路由數(shù)據(jù)庫，而AdHoc網(wǎng)絡節(jié)點不可能永久存儲路由信息，而且它們存儲的信息也并不是一直真實可靠的；常規(guī)路由協(xié)議不是為高移動性和低帶寬網(wǎng)絡設(shè)計的；DV算法存在“無窮計算”問題和慢收斂；采用泛洪技術(shù)的（鏈路狀態(tài)）協(xié)議造成額外的通信和控制開銷；常規(guī)路由協(xié)議周期性地路由更新消耗大量的網(wǎng)絡帶寬和節(jié)點能源；當網(wǎng)絡節(jié)點失效和網(wǎng)絡分區(qū)時形成路由回路；無線終端功率的差異以及無線信道的干擾導致單向信道的存在；Adhoc網(wǎng)絡對路由協(xié)議的要求分布式操作提供無環(huán)路由維護多條路由提供節(jié)能策略提供安全機制支持單向鏈路提供QoS支持支持組播功能路由建立的時間越快越好路由控制報文數(shù)量越少越好路由長度越短越好現(xiàn)有Adhoc路由協(xié)議分類平面路由無需建立具有特殊cluster頭功能節(jié)點的層次結(jié)構(gòu)所有節(jié)點在路由機制中地位平等尋址方式是平面的層次路由節(jié)點功能不同尋址方式是分層進行的地理信息輔助路由利用地理信息進行路由選擇表驅(qū)動路由先驗式(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)點連續(xù)更新“可達”信息每個節(jié)點維護到網(wǎng)絡中所有節(jié)點的路由所有路由都已經(jīng)存在并且隨時可用路由請求延時低路由開銷高表驅(qū)動路由協(xié)議特點初期，主要是修改有線網(wǎng)絡路由協(xié)議以適應Adhoc網(wǎng)絡環(huán)境，大多屬于表驅(qū)動路由協(xié)議。表驅(qū)動路由協(xié)議的路由查找策略與傳統(tǒng)路由協(xié)議類似，節(jié)點通過周期性廣播路由信息報文，交換路由信息，主動發(fā)現(xiàn)路由；同時，節(jié)點須維護去往網(wǎng)絡中所有節(jié)點路由。優(yōu)點：當節(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)報文時，只要去往目標節(jié)點的路由存在，所需的延時很??；缺點：需要花費較大開銷，盡可能使得路由更新能夠緊隨當前拓撲結(jié)構(gòu)的變化。然而，動態(tài)變化拓撲結(jié)構(gòu)可能使得路由更新變成過時信息，路由協(xié)議始終處于不收斂狀態(tài)。主要的表驅(qū)動路由協(xié)議：DBF(DistributedBellman-Ford)、DSDV(Destination-SequencedDistance-VectorRouting)、WRP(WirelessRoutingProtocol)。

按需(on-demand)路由協(xié)議反應式(reactive)路由在源端需要時通過路由發(fā)現(xiàn)過程來確定路由控制信息采用泛洪方式路由請求延時高路由開銷低兩種實現(xiàn)技術(shù)源路由（報文頭攜帶完整的路由信息）逐跳路由（類似于現(xiàn)有的Internet路由）按需路由協(xié)議的特點根據(jù)發(fā)送節(jié)點的需求進行路由發(fā)現(xiàn)過程，網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和路由表內(nèi)容也按需建立（只是整個網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的一部分）。優(yōu)點：不需周期性廣播路由信息，節(jié)省網(wǎng)絡資源。缺點：發(fā)送分組時，必須臨時啟動路由發(fā)現(xiàn)過程來尋找路由，因而延遲大主要路由協(xié)議：DSR(DynamicSourceRouting)AODV(AdHoconDemandDistanceVectorRouting)TORA(TemporallyOrderedRoutingAlgorithm)兩種路由機制的權(quán)衡路由發(fā)現(xiàn)的延遲主動路由因全程維護所有的路由而具備低延遲按需路由因只在需要時才發(fā)現(xiàn)所需路由而導致高延遲路由發(fā)現(xiàn)/維護的開銷按需路由因只在需要時才維護路由而具備低開銷主動路由因連續(xù)更新路由可能導致高開銷哪種途徑表現(xiàn)更好取決于流量和移動模式對于節(jié)點移動性低，網(wǎng)絡流量高的網(wǎng)絡中，主動路由協(xié)議性能較好在網(wǎng)絡流量受限、節(jié)點移動性強的網(wǎng)絡中按需路由協(xié)議更加適合。使用分級路由協(xié)議結(jié)合兩種路由機制分級路由協(xié)議的優(yōu)缺點優(yōu)點——具有較好的伸縮性網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的細節(jié)通過節(jié)點的層層聚合被隱藏起來，大大降低了大型網(wǎng)絡的存儲要求。路由信息分層傳播，需要在全局傳播的路由信息較少有限的鏈路狀態(tài)維護按需建立路由缺點——可靠性受到一定影響分級路由協(xié)議的移動管理比較復雜某些節(jié)點（clusterhead/gateway）比其他節(jié)點承擔更多的通信和計算負載分級路由協(xié)議區(qū)域路由協(xié)議ZRP（ZoneRoutingProtocol）ZRP是混合使用了主動和按需路由策略的自組網(wǎng)路由協(xié)議，結(jié)合了兩種路由協(xié)議的特點。屬于分區(qū)路由協(xié)議，網(wǎng)絡被分成若干個以節(jié)點為中心、一定跳數(shù)為半徑的虛擬區(qū)（區(qū)半徑與跳數(shù)有關(guān)，因此ZRP的區(qū)重疊程度較高）節(jié)點采用主動路由協(xié)議維護區(qū)內(nèi)路由，采用類似DSR協(xié)議的按需路由機制尋找去往區(qū)域外節(jié)點的路由（當區(qū)半徑為1時，ZRP協(xié)議演變?yōu)榘葱杪酚蓞f(xié)議、當區(qū)半徑為MANET網(wǎng)絡最大直徑時，ZRP協(xié)議即為純粹的主動式路由協(xié)議）協(xié)議性能很大程度上取決于區(qū)域半徑參數(shù)值（小的區(qū)域半徑適合節(jié)點移動較快的網(wǎng)絡，大的區(qū)域半徑適合在節(jié)點移動慢的稀疏網(wǎng)絡）主要的表驅(qū)動路由協(xié)議DSDV(Destination-SequencedDistance-VectorRouting)目標序列距離向量路由表驅(qū)動路由協(xié)議--DSDV每個終端維護一張到網(wǎng)中每一個目標終端的路由信息：–下一跳終端,到目標終端的跳數(shù)；–目標終端指定（生成）的序列號；每個終端周期性的向相鄰節(jié)點發(fā)送路由表；—每個終端所能到達的目標終端、到目標終端的跳數(shù)、序列號（保持最大的，即最新的）；

—每個終端廣播時單調(diào)遞增序列號接收路由更新包時，終端將該包報文與當前路由表比較，舊的（較小的）序列號路徑將被刪除。Destinationadvertisesnewsequencenumber表驅(qū)動路由協(xié)議--DSDVDSDV協(xié)議特點1、DSDV路由協(xié)議需要每個節(jié)點向其鄰居公告路由表，隨著時間的流逝，路由記錄常常會發(fā)生改變，因此這種對路由表的公告必須可靠地反映移動節(jié)點的位置。2、每個節(jié)點必須根據(jù)需要同意向其它節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報文。3、任意時刻不會產(chǎn)生環(huán)路。4、周期性或觸發(fā)式更新路由信息可能引起過大的通信負載。5、不支持多路徑的路由。DSDV協(xié)議路由表記錄結(jié)構(gòu)每個移動節(jié)點廣播數(shù)據(jù)包含其新的序列號以及下列新的路由信息：1.目標節(jié)點地址2.到達目標節(jié)點的跳數(shù)3.收到的有關(guān)目標節(jié)點的信息序列號—該序列號原先被目標節(jié)點做了標記。在報文頭中傳送的路由表中包含硬件地址和網(wǎng)絡地址。路由表同樣包含由發(fā)送者產(chǎn)生的序列號，更新的序列號的路由是作為報文轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)，但不必公布。對于序列號相同的路徑，選距離最小者。表驅(qū)動路由協(xié)議--DSDV當接收器隨后公布路由信息時，將它在廣播報文中收到的路由信息一起公布。公布之前，接收器給距離增加一個增量，其原因是收到的報文需經(jīng)過多跳才能到達目的節(jié)點（即從轉(zhuǎn)發(fā)器到接收器）。無線網(wǎng)絡由于單向鏈路的普遍存在而產(chǎn)生不對稱性，從其鄰居節(jié)點接收到一個報文時，不能說明它們之間一定存在一條單跳數(shù)據(jù)鏈路。為了避免單向鏈路引起的問題，每個移動節(jié)點不能插入從其鄰居節(jié)點接收的路由信息，除非鄰居節(jié)點顯示也能接收該結(jié)點報文。在本算法中，只考慮雙向鏈的情況。要選擇的最重要的一個參數(shù)是廣播路由信息報文間的時間；當移動節(jié)點收到實際已修改過或新的路由信息時，立即將其轉(zhuǎn)發(fā)出去。這要求本算法能盡可能快地收斂。對拓撲變化的響應節(jié)點移動時可能引起鏈路中斷，這種情況可能由第二層協(xié)議檢測到，也可能由于暫時沒有從以前的鄰居節(jié)點接收到廣播的報文而推斷出來。我們稱中斷。鏈路的距離為∞，當?shù)较乱惶鴦渔溌分袛鄷r，經(jīng)過下一跳的任何路由的距離都被設(shè)置為∞并且被重新分配一個序列號（這種修改立即反映在廣播路由信息的報文中）。任何移動節(jié)點（不包括目的節(jié)點）產(chǎn)生序列號，說明必須建立信息來描述中斷鏈路的產(chǎn)生。為了減少傳輸路由報文的信息量，定義下列兩個概念：1、完全轉(zhuǎn)貯報文：包含全部有效路由信息的報文。2、增量報文：只包含與上次路由相比改變部分的報文。路由選擇標準當移動節(jié)點收到新（與上次收到的路由信息相比）的路由信息（通常是增量報文）時，選擇的標準是：選擇帶有最新序列號的路由，去掉帶舊序列號的路由。帶有序列號的路由意味選擇了一條距離更短的路由。選擇不同節(jié)點間的時間偏差也是路由選擇的一個標準。移動節(jié)點的路由信息廣播是異步的。采用上述路由選擇的標準可能引起波動，可能導致移動節(jié)點收到某種形式的新路由信息時，老是改變下一跳到另一跳的路由，甚至當目的節(jié)點沒有移動時也如此。選擇新的路由有兩種方式：1、更新的序列號。2、更短的距離。DSDV操作的例子考慮下圖中的MH4，下頁表為MH4所保存的轉(zhuǎn)發(fā)表可能結(jié)構(gòu)。MH3MH2MH1MH4MH6MH5MH8MH7MH1MHi：節(jié)點i

的地址SNNN_MHi：第i個計算機產(chǎn)生的序列號SNNN.Ptr1_MHi是指針，在本圖中，由于沒有任何路由存在，因而，該指針指向空結(jié)構(gòu)。DestinationNextHopMetricSequenceNumberInstallStable_dataMH1MH22S406_MH1T001_MH4Ptr1_MH1MH2MH21S128_MH2T001_MH4Ptr1_MH2MH3MH22S546_MH3T001_MH4Ptr1_MH3MH4MH40S710_MH4T001_MH4Ptr1_MH4MH5MH62S392_MH5T002_MH4Ptr1_MH5MH6MH61S076_MH6T001_MH4Ptr1_MH6MH7MH62S128_MH7T001_MH4Ptr1_MH7MH8MH63S050_MH8T001_MH4Ptr1_MH8MH4轉(zhuǎn)發(fā)表結(jié)構(gòu)字段Install決定何時刪除舊路由DestinationMetricSequenceNumberMH12S406_MH1MH21S128_MH2MH32S546_MH3MH40S710_MH4MH52S392_MH5MH61S076_MH6MH72S128_MH7MH83S050_MH8MH4公布的路由表DestinationNextHopMetricSequenceNumberInstallStable_dataMH1MH63S516_MH1T810_MH4Ptr1_MH1MH2MH21S238_MH2T001_MH4Ptr1_MH2MH3MH22S674_MH3T001_MH4Ptr1_MH3MH4MH40S820_MH4T001_MH4Ptr1_MH4MH5MH62S502_MH5T002_MH4Ptr1_MH5MH6MH61S186_MH6T001_MH4Ptr1_MH6MH7MH62S238_MH7T002_MH4Ptr1_MH7MH8MH63S160_MH8T002_MH4Ptr1_MH8

下表是假設(shè)MH1移到MH8和MH7的附近后的路由轉(zhuǎn)發(fā)表DestinationMetricSequenceNumberMH13S516_MH1MH21S238_MH2MH32S674_MH3MH40S820_MH4MH52S502_MH5MH61S186_MH6MH72S238_MH7MH83S160_MH8MH4公布的路由表（新）該例說明，只要一個節(jié)點的位置變化，其路由信息就會發(fā)生改變。所有的節(jié)點都傳送新的序列號。按需路由協(xié)議表驅(qū)動路由協(xié)議的路由查找策略與傳統(tǒng)路由協(xié)議類似，節(jié)點通過周期性廣播路由信息報文，交換路由信息，主動發(fā)現(xiàn)路由；同時，節(jié)點須維護去往網(wǎng)絡中所有節(jié)點路由。當節(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)報文時，只要去往目標節(jié)點的路由存在，所需的延時很??；但需要花費較大開銷，盡可能使得路由更新能夠緊隨當前拓撲結(jié)構(gòu)的變化。按需路由協(xié)議根據(jù)發(fā)送節(jié)點的需求進行路由發(fā)現(xiàn)過程，網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和路由表內(nèi)容也按需建立。不需周期性廣播路由信息，節(jié)省網(wǎng)絡資源。但發(fā)送分組時，必須臨時啟動路由發(fā)現(xiàn)過程來尋找路由，因而延遲大。DSR(DynamicSourceRouting)動態(tài)源路由按需路由協(xié)議由路由查找和路由維護兩個過程組成：當源終端發(fā)現(xiàn)沒有去往目標終端的路由時，觸發(fā)路由查找過程。源終端A在網(wǎng)絡中廣播路由請求報文(RREQ)，相鄰終端B和C收到路由請求報文后，記錄報文經(jīng)過了該終端，然后繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)，直到到達了目標終端D。終端D將會收到來自多條不同路徑的路由請求報文，每個路由請求報文中包含有相應的路徑信息。節(jié)點D根據(jù)一定的選擇原則選取一條從源終端到目標終端的最優(yōu)路徑，并將該信息附在向源終端A發(fā)送的路由響應報文中，作為對路由請求的響應。源終端A根據(jù)收到的路由響應報文更新路由信息，從而獲得去往目標終端D的路由。按需路由協(xié)議當拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，通過路由維護過程刪除失效路由，重新發(fā)起路由請求過程。路由維護通常依靠底層提供的鏈路失效檢測機制進行觸發(fā)。如果某個終端不能到達下一跳終端，如圖中終端B在它的通信范圍內(nèi)不能到達終端C，那么在路由查找過程后建立的路由信息就需要更新。一般地，鏈路斷開的上行終端會發(fā)起一個路由錯誤報文，將鏈路失效信息發(fā)送到源終端，源終端再對目標終端的路由進行重新查找。按需路由協(xié)議DynamicSourceRouting(DSR)在進行路由查找的過程中，源終端將一個RREQ（路由請求）報文泛洪整個Adhoc網(wǎng)絡；每個RREQ報文擁有唯一的ID號和一個初始值為空的列表，當終端接收到RREQ報文的時候，如果該終端已經(jīng)見到過這個報文的ID，或者列表中包含該終端，那么終端丟棄該報文并停止泛洪；否則，終端將自身添加到列表的末端，并且將RREQ報文繼續(xù)廣播給相鄰終端。目標終端需要進行選擇。根據(jù)最短路徑原則，當路由回復報文（RREP）到達源終端N1后，路由查找過程結(jié)束。RouteDiscoveryinDSRBASEFHJDCGIKZYRepresentsanodethathasreceivedRREQforDfromSMNLRouteDiscoveryinDSRBASEFHJDCGIKRepresentstransmissionofRREQZYBroadcasttransmissionMNL[S][X,Y]RepresentslistofidentifiersappendedtoRREQRouteDiscoveryinDSRBASEFHJDCGIK

NodeHreceivespacketRREQfromtwoneighbors:potentialforcollisionZYMNL[S,E][S,C]RouteDiscoveryinDSRBASEFHJDCGIK

NodeCreceivesRREQfromGandH,butdoesnotforwarditagain,becausenodeChasalreadyforwardedRREQonceZYMNL[S,C,G][S,E,F]RouteDiscoveryinDSRBASEFHJDCGIKZYM

NodesJandKbothbroadcastRREQtonodeDSincenodesJandKarehiddenfromeachother,theirtransmissionsmaycollideNL[S,C,G,K][S,E,F,J]RouteDiscoveryinDSRBASEFHJDCGIKZY

NodeDdoesnotforwardRREQ,becausenodeDistheintendedtargetoftheroutediscoveryMNL[S,E,F,J,M]RouteReplyinDSRBASEFHJDCGIKZYMNLRREP[S,E,F,J,D]RepresentsRREPcontrolmessageDataDeliveryinDSRBASEFHJDCGIKZYMNLDATA[S,E,F,J,D]PacketheadersizegrowswithroutelengthUseofRouteCachingBASEFHJDCGIK[P,Q,R]Representscachedrouteatanode(DSRmaintainsthecachedroutesinatreeformat)MNL[S,E,F,J,D][E,F,J,D][C,S][G,C,S][F,J,D],[F,E,S][J,F,E,S]ZRouteError(RERR)BASEFHJDCGIKZYMNLRERR[J-D]JsendsarouteerrortoSalongrouteJ-F-E-SwhenitsattempttoforwardthedatapacketS(withrouteSEFJD)onJ-DfailsNodeshearingRERRupdatetheirroutecachetoremovelinkJ-DDSDV與DSR優(yōu)缺點分析DSDV優(yōu)點：簡單；無路由發(fā)現(xiàn)延時缺點：收斂慢（DV路由的特性）；開銷大（大部分路由信息從不使用）DSR優(yōu)點：采用源路由機制、避免了路由環(huán)路較少了路由維護開銷采用路由緩存技術(shù)，減少了路由請求對信道的占用缺點：隨著路徑跳數(shù)的增加，分組頭長度線性增加、開銷大；來自鄰居節(jié)點的RREQ分組在某個節(jié)點可能發(fā)生碰撞。解決辦法：在發(fā)送RREQ分組時引入隨機時延；在源節(jié)點發(fā)送RREQ時，可能會受到多個節(jié)點緩存的到達目的節(jié)點的路由信息，引入競爭。解決辦法：若某節(jié)點聽到其他節(jié)點發(fā)出的RREQ分組中路由信息含有較少跳數(shù)，此節(jié)點推遲發(fā)送。3.2Adhoc網(wǎng)絡安全性問題

使用無線信道使Adhoc網(wǎng)絡容易受到諸如被動竊聽、主動入侵、信息阻塞、信息假冒等各種方式的攻擊。竊聽可能使敵方獲取保密信息。而主動攻擊可能使敵方刪除信息、插入錯誤信息、修改信息、或者冒充某一節(jié)點，從而破壞了可用性、完整性、安全認證和抗抵賴性。由于節(jié)點能源有限，且I/O計算能力較低，無法實現(xiàn)復雜的加密算法，這增加了被竊密的可能性安全性問題（1）當節(jié)點在戰(zhàn)場上移動時，由于缺乏足夠保護，很有可能被占領(lǐng)。因此，惡意攻擊不僅來自Adhoc網(wǎng)絡之外，且可能從網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生。為了獲得更高的生存能力，Adhoc網(wǎng)絡應該具有分布式結(jié)構(gòu)。所以，在安全機制中引入中心控制節(jié)點。然而將使網(wǎng)絡更易于受到攻擊，因為一旦該節(jié)點被占領(lǐng)，整個網(wǎng)絡就將癱瘓。由于節(jié)點移動性，Adhoc網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)和成員處于動態(tài)的變化之中。節(jié)點之間的信任關(guān)系也在不斷變化。因此任何只具有靜態(tài)配置的安全方案在Adhoc網(wǎng)絡中是不可行的。安全性問題（2）Adhoc網(wǎng)絡中可能包括成百上千個節(jié)點。安全策略應該具有可擴展性，以適應大規(guī)模的網(wǎng)絡。并且由于Adhoc網(wǎng)絡的應用環(huán)境有很多，針對不同的環(huán)境所應采取的安全策略也應有所不同。例如，在無線網(wǎng)絡會議系統(tǒng)中，節(jié)點物理上的安全保障是沒有問題的，而在特殊領(lǐng)域（如戰(zhàn)場環(huán)境）中則不然,因此還需要適當增加物理安全防范措施?？梢圆捎冒踩呗院蜋C制基于口令的認證協(xié)議與傳統(tǒng)的口令認證不同的地方是密鑰和口令的產(chǎn)生是由多臺機器決定，而不是集中由一臺機器產(chǎn)生，且還提供了一種完善的口令更新機制。單一模式主要針對傳感器網(wǎng)絡里，傳感器與控制者之間可能存在的不安全問題，提出傳感器在“死亡”之前，只受其擁有者的控制。異步的分布式密鑰管理它提出密鑰管理服務是由多個節(jié)點(一個集合)來管理，而不是單個節(jié)點來管理。3.3功率控制與功率消耗源可達性(Accessibility)和便攜性(Portability)在移動AdHoc網(wǎng)絡中是一對矛盾的綜合體。功率管理是無線通信領(lǐng)域中最富挑戰(zhàn)性的一個問題。功率消耗源：與通信有關(guān)的功率消耗源與計算有關(guān)的功率消耗源與通信有關(guān)的功率消耗源在移動AdHoc網(wǎng)絡中，通信涉及源節(jié)點、中間節(jié)點，以及目的節(jié)點對收發(fā)信機的使用。一部典型的移動電臺可能存在三種工作方式：發(fā)射、接收、備用。發(fā)射方式功耗最大，備用方式功耗最小。在能量資源有限條件下的協(xié)議開發(fā)目標是：對于一個給定通信任務，收發(fā)信機的使用最優(yōu)化。與計算有關(guān)的功率消耗源主要集中在協(xié)議處理方面，包括CPU和主存儲器的使用，以及在極小程度上使用磁盤或者其他組件；數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)(用于減小分組的大小，因而減少能量的使用)由于增加了計算而可能增加功耗；需要對計算成本和通信成本進行綜合、平衡考慮。

功率控制移動Adhoc網(wǎng)絡的功率節(jié)省問題可在以下的3個協(xié)議層次上進行解決!1）無線設(shè)備及物理層2）數(shù)據(jù)鏈路層3）網(wǎng)絡層功率控制（續(xù)1）無線設(shè)備及物理層：網(wǎng)絡的功耗包括處理功耗、通信功耗與設(shè)備顯示功耗等，當前已有很多研究致力于設(shè)備硬件和電路級的功率優(yōu)化。例如采用低功率顯示器、低功率CPU和低功耗的計算算法等。物理層則可通過功率控制改善功率效率，物理層功率控制應使數(shù)據(jù)傳輸以最小功率維持鏈路并能夠自適應傳輸環(huán)境的變化。功率控制（續(xù)2）數(shù)據(jù)鏈路層：可采用高效重傳方案和低功率模式操作節(jié)省功率，MANET由于節(jié)點移動性和信道干擾，錯誤率很高，需要頻繁重傳，不僅浪費收發(fā)節(jié)點及傳遞節(jié)點能源，還會造成干擾，因而需采用高效的重傳方案。stopandwait方案--當發(fā)送節(jié)點收不到鏈路層ACK時，表明鏈路不可用或信道條件太差，這時停止重傳，在信道條件變好或得到路由更新信息時再開始重傳，該方案以延時代價換取功率節(jié)省。低功率模式：MANET中一個節(jié)點發(fā)送時，其相鄰節(jié)點即使不是目標節(jié)點也在監(jiān)聽消息造成浪費，可引進snoozer、holdpark等低功率模式。功率控制（續(xù)3）網(wǎng)絡層：網(wǎng)絡層的主要功能是為業(yè)務提供路由。為了延長節(jié)點的壽命!可在已有的路由中選擇要求傳輸功率最小的，或如QoS路由一樣，將功耗作為選擇路由的一個限制尺度，將功耗要求和路由一起進行，稱為Power-aware路由。另外，網(wǎng)絡負荷平衡對功率效率也很重要，它可避免少數(shù)節(jié)點被過分應用，電能很快被耗盡，造成網(wǎng)絡分割，從而影響網(wǎng)絡的互通性和性能。3.4移動AdHoc網(wǎng)絡的QoS問題移動AdHoc網(wǎng)絡的QoS問題在移動AdHoc網(wǎng)絡上運行多媒體應用，正在成為普適計算和普適通信環(huán)境中的一個完整部分，如視頻電話和按需多媒體。將多媒體應用和移動AdHoc網(wǎng)絡綜合在一起的一個重要的認可準則就是提供端到端的服務質(zhì)量QoS，如訪問多媒體數(shù)據(jù)的高成功率，以及數(shù)據(jù)恢復時的有限制的端到端時延和滿意的吞吐量。服務質(zhì)量參數(shù)服務質(zhì)量通常定義為把分組流從源節(jié)點傳輸?shù)侥康墓?jié)點的時候網(wǎng)絡必須滿足的一個服務要求集合。例如，時延、帶寬、分組丟失概率、時延變化(抖動)，等等。功率消耗和服務覆蓋范圍是另外兩個QoS屬性，這兩個屬性對移動AdHoc網(wǎng)絡很特別。提供QoS支持所面臨的問題與困難(1)不可預測的鏈路特性。(2)隱藏終端問題。(3)節(jié)點移動。(4)路由維護。(5)有限的電池壽命。(6)安全。折中原理移動AdHoc網(wǎng)絡的動態(tài)性歸因于多種原因。例如，易變和多變的鏈路特性、節(jié)點移動、變化的網(wǎng)絡拓撲、可變的應用要求。在這種動態(tài)環(huán)境下提供QoS是非常困難的。為移動AdHoc網(wǎng)絡提供QoS的兩個折中原理是：軟QoS和QoS自適應。處理方法1．從單一網(wǎng)絡層次上支持QoS按照層次化觀點討論移動AdHoc網(wǎng)絡提供QoS的問題。首先從物理層開始，然后到應用層。2．層間處理法除了在單一網(wǎng)絡層上研究QoS支持以外，現(xiàn)在已經(jīng)做了一些努力引導設(shè)計和實現(xiàn)移動AdHoc網(wǎng)絡的層與層之間的QoS框架體系。3.5ad-hoc網(wǎng)絡中的MAC協(xié)議無線自組網(wǎng)中MAC協(xié)議負責協(xié)調(diào)網(wǎng)絡中各節(jié)點對無線信道的接入，從而完成相鄰節(jié)點的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，是所有報文在無線信道上發(fā)送和接收的直接控制著，它的性能好壞直接關(guān)系到信道的利用率和整個網(wǎng)絡的性能。目前的MAC協(xié)議大多數(shù)基于IEEE802.11所定義的工作原理，而IEEE802.11最初是為WLAN而設(shè)計，并沒有考慮到多跳無線網(wǎng)絡的場景，從而使得協(xié)議效率低下Ad-hoc網(wǎng)絡中MAC層需要解決的主要問題不同的信道共享方式隱藏終端問題暴露終端問題節(jié)點移動的影響多跳共享信道信道共享方式點對點點對多點多點共享ad-hoc網(wǎng)絡的多跳共享性雖然ad-hoc網(wǎng)絡的無線信道也是一個共享的廣播信道，但它不是一跳共享。在ad-hoc網(wǎng)絡中，當一個節(jié)點發(fā)送報文，只有在它覆蓋范圍內(nèi)的節(jié)點（鄰居）才能夠收到，而覆蓋范圍意外的節(jié)點感知不到任何通信的存在。而這恰恰也是ad-hoc網(wǎng)絡的優(yōu)勢所在，即發(fā)送節(jié)點覆蓋范圍意外的節(jié)點不受發(fā)送節(jié)點的影響，他們也可以同時發(fā)送報文，這可以大大提高頻率的空間復用度。多跳共享廣播信道會帶來隱藏終端、暴露終端等一系列問題多跳共享信道信道共享方式點對點點對多點多點共享ad-hoc網(wǎng)絡的多跳共享性雖然ad-hoc網(wǎng)絡的無線信道也是一個共享的廣播信道，但它不是一跳共享。在ad-hoc網(wǎng)絡中，當一個節(jié)點發(fā)送報文，只有在它覆蓋范圍內(nèi)的節(jié)點（鄰居）才能夠收到，而覆蓋范圍意外的節(jié)點感知不到任何通信的存在。而這恰恰也是ad-hoc網(wǎng)絡的優(yōu)勢所在，即發(fā)送節(jié)點覆蓋范圍意外的節(jié)點不受發(fā)送節(jié)點的影響，他們也可以同時發(fā)送報文，這可以大大提高頻率的空間復用度。多跳共享廣播信道會帶來隱藏終端、暴露終端等一系列問題隱藏終端和暴露終端隱藏終端是指在接收節(jié)點的覆蓋區(qū)而在發(fā)送節(jié)點覆蓋范圍外的節(jié)點。隱藏終端因聽不到發(fā)送節(jié)點的發(fā)送而項同樣的接收節(jié)點發(fā)送分組，造成分組在接收節(jié)點處沖突。隱藏終端可分為隱發(fā)送終端和隱接收終端暴露終端是指在發(fā)送節(jié)點覆蓋范圍內(nèi)，而在接收節(jié)點覆蓋范圍之外的節(jié)點。暴露終端因能聽到發(fā)送節(jié)點的發(fā)送而可能延遲發(fā)送。但因為他在接收節(jié)點的通信范圍之外，他的發(fā)送實際上不會造成沖突，引入了不必要的延遲。暴露終端也可分為暴露發(fā)送終端和暴露接收終端目前，在單信道環(huán)境下，使用控制分組的方法只能解決隱發(fā)送終端，無法解決隱接收終端和暴露終端問題。必須采用雙信道的方法，即可以利用數(shù)據(jù)信道接收數(shù)據(jù)，利用控制信道收發(fā)控制信號當A要想B發(fā)送數(shù)據(jù)，先發(fā)送一個控制報文RTS;B收到RTS后，以CTS控制報文回應；A收到CTS后才開始向B發(fā)送報文，如果A沒有收到CTS；A認為發(fā)生了沖突，重發(fā)RTS，這樣隱發(fā)送終端C能夠聽到B發(fā)送的CTS，知道A要向B發(fā)送控制報文，C延遲發(fā)送，解決了隱發(fā)送終端問題

對于隱接收中斷，當C聽到B發(fā)送的CTS控制報文而延遲發(fā)送時，若D向C發(fā)送RTS控制報文請求發(fā)送數(shù)據(jù)，因C不能發(fā)送任何信息，所以D無法判斷是RTS報文發(fā)生沖突，還是C沒有開機，還是C是隱終端，D只能認為RTS報文沖突，重新向C發(fā)送RTS，因此，當系統(tǒng)只有一個信道時，因C不能發(fā)送任何信息，隱接收終端問題在單信道條件下無法解決當B向A發(fā)送數(shù)據(jù)，C只聽到RTS控制報文，知道自己是暴露終端，認為自己可以向D發(fā)送數(shù)據(jù)。C向D發(fā)送RTS控制報文。如果是單信道，來自D的CTS會與B發(fā)送的數(shù)據(jù)報文沖突，C無法和D成功握手

如果D要向暴露終端C發(fā)送數(shù)據(jù)，來自D的RTS報文會與B發(fā)送的數(shù)據(jù)報文在C處沖突，C收不到來自D的RTS，D無法與C握手考慮到無線ad-hoc網(wǎng)絡以上特點，在進行數(shù)據(jù)傳輸時，必須使用特殊的MAC協(xié)議進行控制。以適應多跳共享的無線信道并竟可能的解決隱藏終端和發(fā)送終端的問題。目前已有一些MAC協(xié)議，可以分為基于單信道、基于雙信道和基于多信道3類基于單信道MAC協(xié)議MACA（MultipleAccessCollisionAvoidanc