移动Ad hoc(上)

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Ad Hoc 网络面临的问题
特殊的信道共享方式
共享信道 暴露终端” “隐藏终端”/“暴露终端” 隐藏终端” 暴露终端
A B C D 导 致 RTS/CTS MACAW DBTMA PAMAS
隐藏终端的存在而导致的碰撞 A和C是隐藏终端
RTS A CTS B data ACK C D RTS: request to send CTS: Clear to send
支持大规模网络 自适应网络
资 助
1994年的 年的
应
移动信
（GloMo） ）
抗毁 的移动信
PRNET packet radio net SURAN survivable adaptive network GloMo global mobile information systems JTRS joint tactical radio system
移动Ad hoc网络 移动 网络
无线ad 无线 hoc网络 网络 各个无线节点都可以自由移动
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无线自组织网络分类（ 无线自组织网络分类（续）
Sensor网络与 hoc网络的主要差别 网络与ad 网络与 网络的主要差别
节点数量多 节点分布稠密 网络拓扑经常变化 节点的能量、 节点的能量、计算能力和存储空间有限 节点的标识不规范
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Internet 路由体系
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自治系统内/之间的路由 自治系统内 之间的路由
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自治系统内部路由协议— 自治系统内部路由协议 OSPF
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移动ad 移动 hoc 网络与其他网络比较
与常规移动通信网络 比较
不需要网络通信基础 设施支持 不依赖基站进行通信 分组交换机制 数据通信业务为主 拓扑结构动态变化
与传统固定网络比较
固定网络中主机位置 基本不变 固定网络结构一般比 较复杂 ad hoc网络规模相对 网络规模相对 较小 ad hoc网络的拓扑结 网络的拓扑结 构比较简单 ad hoc网络拓扑结构 网络拓扑结构 快速变化
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网络的特点（ 移动 ad hoc网络的特点（续） 网络的特点
安全性差
无线链路使ad 无线链路使 hoc网络容易受到链路层的攻击 网络容易受到链路层的攻击 节点漫游时缺乏物理保护 移动性使得节点之间的信任关系经常变化
网络的可扩展性不强
节点之间的相互干扰造成网络容量下降 各节点吞吐量随网络节点总数的增加而下降
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影响ad 影响 hoc网络的主要因素 网络的主要因素
无线通信技术
受限于底层无线通信技术的性能（传输率、延迟、吞吐量） 受限于底层无线通信技术的性能（传输率、延迟、吞吐量）
节点密度
密度越高受网络拓扑变化的影响就越明显。 密度越高受网络拓扑变化的影响就越明显。
节点移动速度
速度越高节点间的拓扑结构的稳定性越差， 速度越高节点间的拓扑结构的稳定性越差，路由计算和通信开销 越大。 越大。
比较而言，集群通信：所有的节点都 11 假定是直接相邻的
网络的特点（ 移动 ad hoc网络的特点（续） 网络的特点
有限的无线传输带宽
无线信道能提供的网络带宽比有线信道要低很多 竞争共享无线信道产生的碰撞 信号衰落、 信号衰落、噪声干扰以及信道之间干扰等
移动终端的自主性
自组网络的移动终端之间存在某种协同工作关系 每个终端都将承担为其它终端进行分组转发的义 务
有限的无线传输带宽,需要协议设计过程中 有限的无线传输带宽 需要协议设计过程中
减少节点之间交换的信息量 减少控制信息带来的附加开销
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Ad Hoc网络面临的问题（续） 网络面临的问题（ 网络面临的问题
节能问题
功率控制 电池供电
安全问题
无线信道更容易受到各种攻击 缺乏物理保护使得攻击可能来自内部 移动性使得节点之间的信任关系不断变化 安全策略应具有可扩展性
用户可远离网络基础设施而保持与网 络的连接
延伸网络设施的范围
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移动互联网的起源 移动互联网的起源
20世纪 年代分组无线网（PRNET） 世纪70年代分组无线网 世纪 年代分组无线网（ ）
战场环境下的数据通信
DARPA
1983年的抗毁自适应网络（SURAN） 年的抗毁自适应网络（ 年的抗毁自适应网络 ）
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移动ad 网络与其他网络比较（ 移动 hoc 网络与其他网络比较（续）
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MANET与mobile IP 与
不与固定网络直接相邻
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ad hoc 网络应用现状与前景
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20
Kind of like “Wireless Mesh Networks”
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ad hoc 网络应用
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ad hoc 网络应用
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移动互联网的研究活动 移动互联网的研究活动
MANET: mobile ad hoc network MANET: mobile ad hoc network ANS : Ad Hoc Networks Scalability ANS : Ad Hoc Networks Scalability
IEEE 802.11首次提出“ad hoc网络”的概念 首次提出“ 网络” 首次提出 网络
信的网络）
依赖于类似基站 或接入点的现有 网络基础设施。 网络基础设施。
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移动互联网的需求
特殊环境（空旷） 特殊环境（空旷） 临时会议/紧急情况 临时会议 紧急情况 科学考察/探险 军事战场 科学考察 探险/军事战场 探险 接入网络服务商所需的时间和成本 现有服务和架构的性能或者能力
不想使用网络设施 无网络设施可用
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Ad Hoc网络面临的问题（续） 网络面临的问题（ 网络面临的问题
网络管理
拓扑管理
• 确定一种将一组节点组织成网络的机制
移动性管理
• 跟踪网络内移动节点的位置
服务质量保证
• 多跳拓扑动态变化的移动 hoc网络中服务质量保证仍然是 多跳拓扑动态变化的移动ad 网络中服务质量保证仍然是 个问题
地址自动配置 。。。。
移动终端之间通过无线信道形成的网络拓扑结构随时可 能发生变化，而且变化的方式和速度都是不可预测的。 能发生变化，而且变化的方式和速度都是不可预测的。
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网络的特点（ 移动 ad hoc网络的特点（续） 网络的特点
多跳组网方式
接收端和发送端可 使用比两者直接通 信小得多的功率进 行通信， 行通信，因此大大 节约电池能量的消 耗。 中间节点参与分组 转发， 转发，能有效降低 对无线传输设备的 设计难度和成本， 设计难度和成本， 同时扩大了自组网 络的覆盖范围。 络的覆盖范围。
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移动 ad hoc网络的特点 网络的特点
具备移动通信网络和计算机网络的特点
移动通信和计算机网络相结合 分组交换 用户终端是配有无线收发设备的移动便携式终端
• 作为主机要运行面向用户的应用程序 • 作为路由器要运行相应的路由协议
终端之间的路由通常通过多个中间节点的转发来完成
多跳无线网、自组织网络、无固定设施的网络、 多跳无线网、自组织网络、无固定设施的网络、对等网络
其它学术和商业团体
大学、 大学、军队和工业届的研究项目
商业系统： 商业系统：FireTide、MeshNetworks、PacketHop Networks、 7 、 、 、 SkyPilot Network、Tropos Networks… 、
移动 ad hoc网络 网络
移动Ad hoc网络 多跳无线网络 网络/多跳无线网络 移动 网络
• 什么是通信开销？ 。。。。笼统的说：传送控制信息带来的开销 什么是通信开销？ 。。。。笼统的说： 笼统的说
通信负荷和通信模式
流量特性和分布将直接影响到网络的吞吐性能。 流量特性和分布将直接影响到网络的吞吐性能。
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实现 ad hoc网络的关键技术 网络的关键技术
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Internet 路由体系
节点、网络结构 节点、 Ad hoc协议栈 协议栈 MANET路由概述 路由概述 路由技术面临的特殊困难 路由机制的分类
熟练掌握MANET 熟练掌握 基本概念 熟练掌握MANET 熟练掌握 基本体系 熟练掌握MANET 熟练掌握 路由体系
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移动无线网络 移动无线网络
蜂窝移动通信网络
移动终端和固定基站互相通信 移动终端不具备路由功能 基站负责路由和交换功能 基站充当接入有线网络的网关
Hale Waihona Puke 存在单向的无线信道无线终端发射功率的不同以及地形环境的影响
生存时间短
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无线自组织网络分类
Sensor网络 网络
各个无线节点静态地随机分布在某一个区域。 各个无线节点静态地随机分布在某一个区域。传感器负责收集 区域内的声音、电磁或地震信号等多种信号，将它们（ 区域内的声音、电磁或地震信号等多种信号，将它们（直接或 者通过其它传感器节点形成的路径）发送到网关节点。 者通过其它传感器节点形成的路径）发送到网关节点。 网关具有更大的处理能力，能进一步处理信息；并有更大的发 网关具有更大的处理能力，能进一步处理信息； 送范围，可将信息送往某个大型网络使远程用户检测到该信息。 送范围，可将信息送往某个大型网络使远程用户检测到该信息。
关键点：蜂窝网络中，拓扑是优化设计的静态 网络；移动的是终端，不是拓扑 信道分配是通过基站来控制的 频率复用是按规划进行的
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移动无线网络（ 移动无线网络（续） 网络
WLAN
移动节点配备无线网网卡 移动节点通过接入点与固定网络连接 WLAN工作在链路层，对网络层透明 工作在链路层， 工作在链路层
• 对网络层来说 对网络层来说WLAN是一个单跳网络 （指节点间可以直接通 是一个单跳网络
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Ad Hoc 网络面临的问题
广播信道特性