无线传输技术 第7章 移动Ad hoc网络
移动Ad hoc(上)
23
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
Ad Hoc无线移动网络路由技术及其发展4页
Ad Hoc无线移动网络路由技术及其发展伴随通信技术的升级与发展，无线移动通信应用日渐普遍。
常规无线移动通信网络基于已有固定基础设施，移动结点之间通信主要通过基站进行；而传统无线局域网同样需要有线骨干网支撑，再次通过无线路由AP 接入构建而成。
传统无线移动网络的局限在于不适用那些不存在固定网络基础设施或者无法在短时间内构建好所需基础设施的情况下。
面对上述问题，Ad Hoc网络应运而生，并以期便利性受到广大用户的欢迎，但由于技术上的不完善性，决定其还不能在大范围内推广应用。
了解、研究与改进Ad Hoc无线移动网络路由技术是解决Ad Hoc网络应用局限性的关键。
1 Ad Hoc无线移动网络概述Ad Hoc无线移动网络，确切的说是由一组具有无线收发功能的装置或者移动节点组成，旨在实现多跳数据传输的临时性自治系统。
与常规无线移动通信相比，整个Ad Hoc网络不需要固定的基础设施，更不需要固定的路由设备，网络中所有节点均可移动，整个网络的拓扑结构也是随着节点的移动不断变化，各节点间可以以任何方式动态的保持联系。
这种情况下，每个节点都起到终端和路由的双重功能，不仅要完成节点本身的数据发送、接收，还要完成维护到其他节点之间的路由功能；节点路由功能的正常发挥是Ad Hoc网络节点之间数据传输的关键。
2 Ad Hoc无线路移动网络特点Ad Hoc无线移动网络不能直接利用传统有线网络或者基于有线骨干网的无线路由AP协议来实现，是由其独特的特点决定的。
2.1 动态拓扑结构Ad Hoc无线移动网络中，网络拓扑结构由于节点的移动位置可能随时发生变化，并且变化的方式、速度等也是难以预测的。
2.2 有限传输带宽Ad Hoc无线移动网络通信手段主要基于无线传输技术，相对于有线信道而言，无线通信信道的带宽更低，传输速度有限。
2.3 移动终端局限性Ad Hoc无线移动网络用户终端，如：笔记本终端、智能手持终端、车载计算机终端等，有明显的灵巧、便携特点，但作为“路由”来工作的要求相对高了一些，为保证所有终端都能发挥路由作用，就要求路由协议设计要科学、高效。
移动Ad Hoc网络安全路由协议设计与分析技术
移动Ad Hoc网络安全路由协议设计与分析技术移动Ad Hoc网络是由多个移动节点组成的无线网络，这些节点可以在无须基础设施的情况下互相通信。
但由于网络拓扑和网络成员的不断变化，移动Ad Hoc网络相对于传统有线网络和固定无线网络更加容易受到许多攻击和威胁。
因此，为了确保移动Ad Hoc网络的安全性，需要设计一种有效的安全路由协议。
本文从移动Ad Hoc网络的特点、路由协议的设计原则、安全路由协议的分类、安全路由的关键技术等方面出发进行阐述和分析。
一、移动Ad Hoc网络的特点1.拓扑结构不稳定：移动Ad Hoc网络的节点在移动或策略变化的情况下会不断地加入和退出网络，使得网络壮拓扑结构不稳定。
这种拓扑结构的不稳定性，使得网络的维护和管理更加复杂。
2.网络资源受限：移动Ad Hoc网络的节点受限于网络资源，如带宽、电量、存储空间等。
因此，为了尽可能地延长网络的寿命，需要采取一些有效的资源管理策略。
3.攻击威胁增多：由于移动Ad Hoc网络的特性，如网络仅由移动设备组成、节点之间的连接是无线的、拓扑结构不断变化等，网络更容易受到各种攻击威胁，包括黑客攻击、拒绝服务攻击、篡改攻击等。
二、安全路由协议的设计原则为保障移动Ad Hoc网络的安全性，设计安全路由协议需要遵循一定的原则。
1.兼顾效率和安全性：安全路由协议应既考虑协议效率，又应当保证网络安全，并具有强鲁棒性。
2.适应网络的变化和特点：由于移动Ad Hoc网络中节点的加入与退出、节点的移动等动态特性，协议必须灵活适应这些变化和特点。
3.支持多种安全机制：安全路由协议应该支持多种安全机制，如认证、加密、数字签名等。
4.合理利用网络资源：由于移动Ad Hoc网络的有限资源，安全路由协议必须利用资源合理，以避免浪费。
三、安全路由协议的分类根据不同安全策略的实现方式，安全路由协议可以分为基于密码学的协议和基于信任度的协议两类。
1.基于密码学的协议：这种协议采用密码学机制保障数据的传输安全。
无线Ad Hoc网络节点移动技术研究
无线Ad Hoc网络节点移动技术研究无线Ad Hoc网络节点移动技术研究摘要：无线Ad Hoc网络是一种无需基础设施支持的自组织网络，由一组移动节点组成。
节点在网络中自主移动，形成一个动态的拓扑结构。
本文将分析无线Ad Hoc网络节点移动技术的研究进展和挑战，讨论节点移动对网络性能的影响，并探讨改进节点移动控制技术的方法。
1. 引言无线Ad Hoc网络是一种适用于无法搭建有线网络的环境下的解决方案，如军事作战、紧急救援等。
无线Ad Hoc网络可以通过节点间的直接通信来完成数据传输，无需依赖中央控制节点或传统的基础设施。
然而，节点的移动性给无线AdHoc网络带来了许多挑战，包括拓扑变化、链路不稳定、路由选择等问题。
2. 节点移动对网络性能的影响节点移动对无线Ad Hoc网络的性能有直接影响。
首先，节点的移动会导致拓扑结构的变化，进而影响网络的连通性和带宽利用率。
其次，移动节点导致链路的频繁中断和重建，增加了网络的延迟和丢包率。
再次，移动节点的不确定性给路由选择带来了困难，可能导致路由不稳定和数据包丢失。
3. 节点移动控制技术研究进展为了解决节点移动对无线Ad Hoc网络的负面影响，研究人员提出了许多节点移动控制技术。
其中，最常见的是基于预测的节点移动控制技术和基于反馈的节点移动控制技术。
基于预测的节点移动控制技术利用节点移动模型来预测节点的目标位置，并相应地优化路由和数据传输。
这种方法可以减少链路中断和重建的频率，提高网络的连通性和带宽利用率。
然而，由于节点移动的不确定性，预测模型可能存在误差，导致性能下降。
基于反馈的节点移动控制技术通过动态地调整节点的行为来适应网络的变化。
例如，根据链路质量来调整节点的移动速度和方向，以优化网络性能。
这种方法可以提高网络的稳定性和适应性，但需要节点之间的协作和信息交互。
4. 改进节点移动控制技术的方法为了改进节点移动控制技术，可以采取以下方法：4.1 引入机器学习算法。
Ad Hoc网络技术
Ad Hoc网络技术随着人们对摆脱有线网络束缚、随时随地能够实行自由通信的渴望，近几年来无线网络通信得到了迅速的发展。
人们能够通过配有无线接口的便携计算机或个人数字助理来实现移动中的通信。
当前的移动通信大多需要有线基础设施(如基站)的支持才能实现。
为了能够在没有固定基站的地方实行通信，一种新的网络技术——AdHoc网络技术应运而生。
AdHoc网络不需要有线基础设备的支持，通过移动主机自由的组网实现通信。
AdHoc网络的出现推动了人们实现在任意环境下的自由通信的进程，同时它也为军事通信、灾难救助和临时通信提供了有效的解决方案。
1AdHoc网络的概念AdHoc网络是一种没有有线基础设施支持的移动网络，网络中的节点均由移动主机构成。
AdHoc网络最初应用于军事领域，它的研究起源于战场环境下分组无线网数据通信项目，该项目由DARPA资助，其后，又在1983年和1994年实行了抗毁可适合网络SURAN(SurvivableAdaptiveNetwork)和世界移动信息系统GloMo(GlobalInformationSystem)项目的研究。
因为无线通信和终端技术的持续发展，AdHoc网络在民用环境下也得到了发展，如需要在没有有线基础设施的地区实行临时通信时，能够很方便地通过搭建AdHoc 网络实现。
在AdHoc网络中，当两个移动主机(如图1中的主机A和B)在彼此的通信覆盖范围内时，它们能够直接通信。
但是因为移动主机的通信覆盖范围有限，如果两个相距较远的主机(如图1中的主机A和C)要实行通信，则需要通过它们之间的移动主机B的转发才能实现。
所以在AdHoc网络中，主机同时还是路由器，担负着寻找路由和转发报文的工作。
在AdHoc网络中，每个主机的通信范围有限，所以路由一般都由多跳组成，数据通过多个主机的转发才能到达目的地。
故AdHoc网络也被称为多跳无线网络。
其结构如图2所示。
AdHoc网络能够看作是移动通信和计算机网络的交叉。
1．速度控制_无线Ad Hoc网络移动模型大全_[共2页]
![1．速度控制_无线Ad Hoc网络移动模型大全_[共2页]](https://img.taocdn.com/s3/m/ce0460f5192e45361066f5fe.png)
个新的目标方向，然后再开始移动。节点选择的新方向可通过所定义的方向行为模型来描述。 “转向节点减速”行为符合物理定律。这意味着，车辆应该在既定时间点先减速然后再停下来。
这个理念使得 SRM 模型与随机游走（RW）模型和随机路点（RWP）模型相比，更接近现实 的移动行为。
= vpref0
0= , vpref1
3 5
vmax
和 vpref2
=
vmax
，故分布函数为
= fV (v 0= )δ (v) (v 0)
fV
v
=3vmax 5
δ
v
−
3vmax 5Leabharlann v=3vmax 5
fV (v) = fV (v = vmax ) δ (v − vmax )
(v = vmax )
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时刻，节点的移动行为可用以下 3 个参数来描述：
① 节点当前的速度，用 v(t)表示，单位为 m/s； ② 节点当前的加速度，用 a(t)表示，单位为 m/s2； ③ 节点当前的目标速度，用 v*(t)表示，单位为 m/s。
另外，还为节点（某类特定节点，如行人、车或自行车）定义了 3 个静态参数：
① 最大速度或最大允许速度，用 vmax 表示，单位为 m/s； ② 首选速度集合，用 {vpref0 , vpref1 , vpref2 } 表示，单位为 m/s； ③ 加速度及减速度的最大值，用 amax(t)/amin(t)表示，单位为 m/s2。 在现实中，移动节点往往以一些特定的优先选择的速度 {vpref0 , vpref1 , vpref2 } 移动，而不是
7.3 SRM 模型中的节点速度及方向
AdHoc无线网络
发展历史
发展历史
ad hoc络的起源可以追溯到 1968年的 aloha络和1973年darpa开始研究的分组无线电络。ieee在开发 ieee802. 11标准时,将分组无线电络改称为 ad hoc络。ad hoc来源于拉丁语,字面上的意思是 “为特定目的或 场合的”或 “仅为这种情况的”。当时分组无线电络已经用于大规模的军事和救援行动中,采用新的名字, ieee 希望 ad hoc络成为为特定目的而临时组建并短期存在的络。需要指出的是, ieee802. 11标准定义的 ad hoc络 为仅由那些通过无线媒质能够互相进行直接通信的站点组成的络,即独立的基本服务集( i bss)。i bss没有接入 点,为单跳 ad hoc络,但是研究的ad hoc络通常是多跳的。 1997年 ietf成立了移动ad hoc络manet(mobile ad hoc net w ork )工作组,专门负责具有数百个节点的移动 ad hoc络的路由算法的研究和开发,并制定相应的标 准。manet工作组的工作成绩斐然,已经制定了十几个internet草案标准。
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软件特点
软件特点
ad hoc无线络作为一种新的组方式，具有以下特点。 1、动态变化的络拓扑结构 在ad hoc络中，移动 主机可以在中随意移动。主机的移动会导致主机之间的链路增加或消失，主机之间的关系不断发生变化。在自组 中，主机可能同时还是路由器，因此，移动会使络拓扑结构不断发生变化，而且变化的方式和速度都是不可预测 的。对于常规络而言，络拓扑结构则相对较为稳定。 2、络的独立性 ad hoc络相对常规通信络而言，最大 的区别就是可以在任何时刻、任何地点不需要硬件基础络设施的支持，快速构建起一个移动通信络。它的建立不 依赖于现有的络通信设施，具有一定的独立性。ad hoc络的这种特点很适合灾难救助、偏远地区通信等应用。 3、有限的无线通信带宽 在ad hoc络中没有有线基础设施的支持，因此，主机之间的通信均通过无线传输来完 成。由于无线信道本身的物理特性，它提供的络带宽相对有线信道要低得多。除此以外，考虑到竞争共享无线信 道产生的碰撞、信号衰减、噪音干扰等多种因素，移动终端可得到的实际带宽远远小于理论中的最大带宽值。 4、有限的主机能源 在ad hoc络中，主机均是一些移动设备，如pda、便携计算机或掌上电脑。由于主机可能 处在不停的移动状态下，主机的能源主要由电池提供，因此ad hoc络有能源有限的特点。 5、络的分布式特性 在ad hoc络中没有中心控制节点，主机通过分布式协议互联。一旦络的某个或某些节点发生故障，其余的节点仍 然能够正常工作。 6、生存周期短 ad hoc络主要用于临时的通信需求，相对与有线络，它的生存时间一般 比较短。 7、有限的物理安全 移动络通常比固定络更容易受到物理安全攻击，易于遭受窃听、欺骗和拒绝 服务等攻击。现有的链路安全技术有些已应用于无线络中来减小安全攻击。不过ad hoc络的分布式特性相对于集 中式的络具有一定的抗毁性。
无线移动Ad hoc网络移动模型研究
无线移动Ad hoc网络移动模型研究移动Ad hoc网络(mobile Ad hoc network,MANET)是指一组移动节点组成的多跳的临时性的无固定基础设施支持的无线移动通信网络。
Ad hoc网络的节点通过分层的网络协议和分布式算法相互协调,实现网络的自动组织和运行。
网络中所有节点的地位平等,每一个节点都可以作为数据通信的源节点、目的节点或中间转发节点。
当通信的节点不在直接通信范围内时,报文要经过多跳(hop)才能到达目的地,这是Ad hoc网络与其他移动通信网络的最根本区别。
移动模型是网络仿真中的重要参数,用来描述网络中移动节点的运动方式,包括它们的位置、速度和加速度的变化。
对移动模型的设计和研究是Ad hoc网络中各类协议和技术开发应用的基础,它将有利于人们对网络性能以及可能出现的问题有更好的认识,从而为网络的具体实现和性能改善起到推动作用。
1 移动Ad hoc网络中移动模型的重要性Ad hoc网络的许多优良特性使它具有多种潜在的应用。
网络的自组织特性、多跳和中间节点的转发特性、健壮性和抗毁性等特点,使其可以广泛地应用于军事领域、自然灾害应急处理、临时与紧急通信、个人局域网和商用网络系统等领域。
由于这些应用是多种多样的,将来Ad hoc网络会应用于更复杂的移动环境中。
目前,对Ad hoc网络的研究仍处于发展阶段,已经应用的Ad hoc网络不是很多,因此,该领域的大部分研究都是基于仿真的方法来实现的。
对于有特定应用的Ad hoc网络,仿真是非常重要的,仿真中有一些参数,如移动模型、通信类型和传播模型等,这些参数都会对网络的性能产生影响。
其中,移动模型以及对其参数的选择对所获得的仿真结果有重要影响。
因为与Internet不同的是,Ad hoc网络中移动节点的带宽和能量是有限的,而且网络拓扑是高度动态的,节点移动引起的频繁的拓扑变化会导致现存路由的错乱、分组的丢失和服务质量的显著下降。
只有通过移动模型正确地模仿真实节点的移动,才能得到正确的仿真结果。