第6章 无线自组织网络PPT课件
无线技术组网架构PPT课件
2、无线交换机发现请求
无线交换机
3. 接收到发现请求报文的无线交换机会 检查该AP是否有接入本机的权限，如 果有则回应发现响应。
4. AP从无线交换机下载最新软件版本、 配置
3、无线交换机发现响应 4、版本、配置下载 5、用户数据传递
5. AP开始正常工作和无线交换机交换用 户数据报文
第21页/共37页
Option 43属性配置举例
H3C设备内置DHCP Server
Microsoft DHCP Server
• Option 43选项说明
80：选项类型，固定为80，1个字节。
0B: 选项长度，表示其后内容的长度 （十六进制数的个数，这里表示后面 有11个十六进制数），一个字节。
0000: Ser ver type ，固定配为 0000两个字节。
SSID：Service Set ID 服务集识别码
第5页/共37页
802.11网络的基本元素 —— BSS
BSS1 AP
STA1
STA2 STA3
STA5
• Stations (STA)：任何的无线终端设备。 • AP （Access Point ）：一种特殊的 STA • BSS：Basic Service Set
SA＝STA MAC DA＝PC MAC VLAN＝VLAN1 SIP＝1.0.0.1 DIP＝1.0.0.2
SA＝STA MAC DA＝PC MAC SIP＝1.0.0.1 DIP＝1.0.0.2
第25页/共37页
STA2->STA1的数据转发
STA2
AP2
无线交换机
AP1
STA1
无线交换机 IP:3.0.0.1
SA＝STA2 MAC DA＝STA1 MAC SIP＝1.0.0.2 DIP＝1.0.0.1
《无线网络基础》课件
物联网与无线网络融合
物联网概述
01
物联网通过各种信息传感器实时采集物理世界的信息，与互联
网结合形成庞大的网络。
无线网络在物联网中的作用
02
无线网路为物联网提供了灵活、便捷的数据传输方式，使得物
联网应用更加广泛和深入。
物联网与无线网络的融合趋势
03
随着物联网技术的发展，无线网络将与物联网更加紧密地融合
包括802.11a、802.11b、802.11g、802.11n和802.11ac等，用于无
线局域网（WLAN）通信。
02
IEEE 802.15系列协议
包括802.15.1（蓝牙）、802.15.3（UWB）和802.15.4（ZigBee）等
，用于无线个人局域网（WPAN）通信。
03
IEEE 802.16系列协议
智能家居无线网络解决方案
案例概述
某家庭需要构建智能家居系统，实现灯光、窗帘、空调等设备的 远程控制。
解决方案
采用低功耗的无线传感器和控制器，结合家庭网络进行配置，实 现各设备之间的互联互通。
实施效果
构建的智能家居无线网络系统运行稳定，各设备之间通信顺畅， 实现了家庭设备的智能化管理和控制。
公共场所无线网络覆盖方案
无线网络的应用场景
总结词
无线网络的应用领域和场景
详细描述
无线网络广泛应用于家庭、企业、公共场所等领域。在家庭中，无线网络可以让用户方便地连接互联网、共享文 件、打印等。在企业中，无线网络可以实现移动办公、数据共享、远程会议等功能。在公共场所，无线网络可以 提供便捷的上网服务，方便用户获取信息、交流沟通。
在选购无线接入点时，需要考虑其传 输速率、信号覆盖范围、稳定性等因 素，以确保能够满足使用需求。
无线传感器网络技术原理及应用第6章ppt课件
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
22
3. MC1322X系列 MC13224是MC1322X系列的典型代表，是飞思卡尔公 司研发的第三代Zigbee解决方案。它集成了完整低功耗 2.4GHz无线电收发器，基于32位ARM7核的MCU，是高密 度低元件数IEEE802.15.4综合解决方案，能实现点对点连 接和完整的Zigbee网状网络。 MC13224支持国际802.15.4标准以及ZigBee、 ZigBeePRO和ZigBeeRF4CE标准，提供了优秀的接收器灵 敏度和健壮的抗干扰性，具有多种供电模式，以及一套常 用的外设集(包括2个高速UART、12位ADC和64个通用 GPIO、4个定时器、I2C等)。
20
2) 时钟和电源管理 数字内核和外设由一个1.8V低差稳压器供电。另外， CC253X系列芯片包括一个电源管理功能，可以实现使用不 同供电模式，用于延长电池的寿命，有利于低功耗运行。 3) 外设 CC253X系列芯片有许多不同的外设，允许应用程序设 计者开发先进的应用。这些外设包括调试接口、I/O控制器、 两个8位的定时器、一个16位的定时器、一个MAC定时器、 ADC和AES协处理器、看门狗电路、两个串口和USB(仅限 于CC2531)。
12
6.2 应用系统组成
Zigbee是一种短距离的无线通信技术，其应用系统由 硬件和软件组成。本节将详细讲解比较常见的Zigbee芯片 及Zigbee协议栈。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
无线自组织网络
摘要Ad Hoc网络是近年来发展起来的一种无线移动分组网络，它具有动态变化的拓扑结构，网络中的节点可以任意移动，也可以动态的加入或退出网络。
Ad Hoc网络无任何中心和固定基础设施，网络中各个节点的地位平等，每个节点都具有主机与路由器的双重功能，形成了一个以中间主机节点为中继的多跳的分布式网络结构。
路由技术是Ad Hoc网络的关键技术，也是影响网络整体性能最重要的因素之一。
与单跳的无线网络不同，移动Ad Hoc网络中节点之间是通过多跳数据转发机制进行数据交换，需要路由协议进行分组转发决策。
无线信道变化的不规则性，节点的移动、加入、退出等都会引起网络拓扑结构的动态变化。
路由协议的作用就是在这种环境中，监控网络拓扑结构变化，交换路由信息，定位目的节点位置，产生、维护和选择路由，并根据选择的路由转发数据，提供网络的连通性。
本文首先介绍移动Ad Hoc网络的概念、产生、定义，详细总结了移动Ad Hoc 网络的特点、应用场合和研究热点。
然后对Ad Hoc网络体系结构和信道接入协议进行了介绍。
第三章对Ad Hoc网络的路由协议进行了研究分析，并对DSDV、DSR和AODV协议进行了详细的分析研究。
最后，介绍了Ad Hoc网络的分簇算法，详细说明了AOW算法。
关键词：Ad Hoc，自组织网络，AODV，分簇算法ABSTRACTAd hoc network is a kind of wireless and mobile network developed in recent years. It has a dynamic and variable topology, each node not only can move but can join or exit the network freely. It has no center and fix e d infrastructure distributed multi-hop structure，all nodes have an equal status and act as two roles-router and node itself.Routing technique is the key technique of the Ad Hoc network, but also one of the most important factors affect the performance of the whole network. It is different from single hop wireless network，mobile Ad hoc network nodes intercommunicate according to multi-hops data store-forward，which need the support of routing protocol packet forwarding decisions. The regular change of bandwidth and node motivation，pass in and out will lead to the dynamic changes of network topology. The routing protocols will monitor the changing topology，exchange routing information，locate the position of destination nodes，product, select and maintain routing, According to the selected routing and forwarding data to provide network connectivity.In this paper, first of all, introduces the concept, produce, definition of the MANET, summarizes the characteristics, applications, and research focus of the MANET. And then the Ad Hoc network architecture and the channel access protocol is introduced. In chapter 3, we researches and analysis routing protocol of the Ad Hoc network, and carried out a detailed analysis of the DSDV, DSR and AODV protocol. At last, introduces clustering algorithm of the Ad Hoc network, and detailed description of the AOW algorithm.KEY WORDS：Ad Hoc network, self-organizing network, AODV, clustering algorithm目录第一章绪论 (4)1.1A D H OC网络概述 (4)1.1.1 Ad Hoc网络的产生 (5)1.1.2 Ad Hoc网络的定义 (5)1.1.3 Ad Hoc网络的特点 (6)1.1.4 Ad Hoc网络的应用场合 (8)1.2A D H OC网络研究的主要问题 (9)1.3论文的主要研究内容 (10)第二章体系结构与信道接入 (10)2.1节点结构 (10)2.2网络结构 (11)2.3A D H OC协议栈 (13)2.4A D H OC网络体系结构的跨层设计 (13)2.4.1 设计策略 (13)2.4.2 设计方法 (14)2.4.3 跨层设计的优势与挑战 (15)2.5信道接入协议 (15)2.5.1简介 (15)2.5.2面临的问题 (15)2.5.3协议的分类 (18)第三章路由协议的设计 (19)3.1A D H OC网络路由协议的分类 (20)3.1.1平面式路由协议和分级式路由协议 (20)3.1.2表驱动路由协议和按需路由协议 (20)3.1.3 评价路由协议的标准 (21)3.1.4 各类路由协议之间的性能比较 (21)3.2几种典型的A D H OC网络路由协议 (23)3.2.1 DSDV路由协议 (23)3.2.2 DSR路由协议 (24)3.2.3 AODV路由协议 (27)第四章AD HOC网络的分簇算法 (30)4.1概述 (30)4.2基本概念和目标 (31)4.3A D H OC网络中分簇算法的分类和比较 (32)4.3.1 基于节点ID的分簇算法 (32)4.3.2 最高节点度分簇算法 (33)4.3.3 最低节点移动性分簇算法 (33)4.4自适应按需加权分簇算法（AOW） (33)4.4.1一般介绍 (33)4.4.2 AOW算法的特点和目标 (34)4.4.3算法描述 (35)4.4.4网络初始化和簇维护策略 (36)4.5基于分簇结构的A D H OC网络路由协议 (36)4.5.1 CBRP (37)4.5.2 CEDAR (37)4.5.3 ZHLS (37)总结 (38)致谢 (39)参考文献 (40)第一章绪论1.1 Ad Hoc网络概述Ad Hoc网络是一种特殊的无线移动通信网络。
无线网络原理课件
无线AP的技术规格
无线AP的技术规格包括传输速率、 传输协议、信号覆盖范围等。其 中，传输速率决定了无线AP的数 据传输速度，传输协议决定了无 线AP与网络之间的兼容性，信号 覆盖范围则关系到无线AP的覆盖 范围和信号稳定性。
03 无线网络协议与标准
IEEE 802.11系列协议
IEEE 802.11a
家庭成员共享网络资源
扩展家庭物联网
家庭无线网络允许家庭成员同时接入 互联网，共享文件、图片和视频等资 源，提高家庭娱乐和工作效率。
通过无线网络连接智能家居设备，如 智能灯泡、智能插座等，实现家庭智 能化管理和节能。
移动设备无缝连接
随着智能手机的普及，家庭无线网络 为移动设备提供了便捷的接入方式， 用户可以在家中任何位置保持网络连 接。
WPA/WPA2安全性
WPA/WPA2加密标准比WEP更加安全，不容易受到攻击。WPA/WPA2使用动态密钥生成机制，每个数据包都有 独立的密钥，提高了安全性。此外，WPA/WPA2还支持企业模式和家庭模式，可以满足不同规模网络的安全需 求。
WPS加密
WPS加密
WPS（Wi-Fi Protected Setup）是一种无线网络加密标准，旨 在简化无线网络的设置和保护。WPS使用PIN码或PBC（Push Button Configuration）方式来设置无线网络，无需手动配置 加密密钥。
5G无线网络
5G技术发展
5G无线网络作为下一代通信技术， 具有高速率、低时延、大连接等 特性，能够满足未来各种应用场
景的需求。
5G应用领域
5G技术将广泛应用于智慧城市、 智能交通、工业自动化、远程医 疗等领域，推动各行业的数字化
转型。
5G面临的挑战
《无线网络连接技术》ppt课件
F-UL
M-UL
帧前 MAP
帧前 MAP
导码
F-DL F-DL F-UL 导码 M-DL M-DL M-UL
MAP
MAP
固定子帧
移动子帧
TDD模式下的802.16帧结构
⑸ 8 0 2 . 11 与 8 0 2 . 1 6 的 比 较
具体可从以下几方面进行分析
1. 覆盖 802.16标准是为在各种传播环境（包括视距、近视距和非 视距）中获得最优性能而设计的。 WLAN中的OFDM是按 照系统覆盖数十米或几百米设计的，而802.16被设计成高 功率，OFDM可覆盖数十公里。
DIFS SIFS SIFS
DIFS DATA
介质空闲
竞争延迟
竞争窗口
IEEE802.11中CSMA/CA的工作原理
DATA 介质忙
IEEE802.11中RTS/CTS工作机制
802.11在MAC层上引入了一个新的Send/Clear to Send(RTS/CTS)选项 ,解决“隐藏节点”问题 . 下图为MAC层 采用RTS/CTS的工作机制
5 54 OFDM
2.4
2.4
2.402～ 10～66
2.480
2～11
2～6
5.5/11
20～54
1
32～134
75
15～60
CCK
OFDM
FM/GFSK
QPSK/16QAM/ 64QAM
主流OFDM/256子 载波/BPSK/QPSK/
主流OFDM/256子 载波/BPSK/QPSK/
16QAM/64QAM 16QAM/64QAM
2.7bit/s/Hz的峰值速 率，在20MHz信道上 最高达54Mbit/s
第6章 无线自组织网络要点
●物理层，根据实际应用需要设计MANET物理层 ●数据链路层，分为MAC子层和LLC子层 ●网络层，主要进行邻居发现、分组路由、拥塞 控制、网络互联等 ●传输层，为应用层提供可靠的端到端服务 ●应用层，提供面向用户的各种应用服务
12
MANET的路由协议
MANET的路由协议通常分为两大类：表驱动路 由协议、按需路由协议 ☆表驱动路由协议又称先验式，每个节点维护一 张包含到达其它节点路由信息的路由表，代表性 的有：WRP、DSDV、FSR、OLSR等 ☆按需路由协议也称反应式，需发送数据时才查 找路由，代表性的有：AODV、TORA、DSRP、 SSR等
☆节点作为主机，可运行相关应用程序，以获取
或处理数据；
☆节点作为路由器，需运行相关路由协议，进行
路由发现、路由维护等常见操作，对收到的并非 发给自身的分组予以转发。
6
A
B
C
一个简单的MANET网络
7
MANET的特点
☆拓扑结构动态变化 无固定通信设施，网络节点随机移动 ☆资源有限 节点的能量和网络带宽有限 ☆多跳通信 实现不同覆盖网络间的源与目标主机间的通信 ☆安全性较低 无线信道易受窃听、篡改、伪造等攻击的威胁
4
移动Ad Hoc网络的定义 ☆Ad Hoc网络是由若干个无线终端构成一个临时
性的、无中心的网络，网络中亦不需要任何基础 设施。
☆移动Ad Hoc网络(又称移动多跳网或移动对等
网)是一种特殊的在不借助任何中间网络设备的情 况下，可在有限范围内实现多个移动终端临时互 联互通的网络。
5
移动Ad Hoc网络中，每个节点既可作为主机，也 可作为中间路由设备。
13
DSDV路由协议
PlantWeb大学：无线技术之自组织网络结构
◆ ＼， ，
ｆ ’． 一
这 就是 为什 么基于星 状拓 扑结 构的无 线 网络 作 为安 装计 划的 一部分 而需 要进行 的现场 勘测 十分重 要的原 因 。通 过勘
‘
星状拓扑结构 中的设备 只与 网关
进行通信——而彼此之 间不 能通信
测可 以确定 无线设 备放 置在哪 个位 置可以 为到 网关的视 线传 输 （ 和适当范 围）提供最大的成 功的可能 性。 不幸 的是 ，现 场勘测 费用 高昂 ，并且 只能维持 于一 时 。 因为这种 勘测 不能 预测未 来的 变化 ，例如新 建筑的 建设 或其 他的环境 变化 ，而这些变化会打断信号的视线传输 。 当这些变化对通信造成干扰 的时 候 ，您会有三种选择 ：
星状 拓扑结 构是 一种 点对点结 构形式 ，在 其 中单 个的 无
线设备 ，或节 点直接 与处于 中央位 置 的 “ 集线 器”或 网关 进 行通信 。
在星 状拓扑 结构 中 ，当有某种物体处于设备和 网关之 间，
交口
气
一 一
－ ．
挡住 了视 线传输 路径的时候 ，可能导致通信 中断 。
・
网关然后 将数据 发送 到中央数 据采 集点 ，例如 一个控 制
室——通 过直 接方式 ，或连 接到其 他 网络 。网关也 会从 中央
数据 点收到数据 ，然后将 它们转发到相应的无线设备 。
由于 每个 设备都直 接 同网关进 行通信 ，有 时星状拓 扑结 构也被描述为 “ 点对 点”或 “ 线”结构。 视
是特别选用低功率无线设备以便延长 电池寿命时的情况 。
假如有什么东西挡在了无线设备和它的网关之间 ，对于这
７ 自 匕 ｏ 动ｆ 博览 ２０年｛一 月 ０８ ’ ２ ｛
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MANET体系结构和协议原理
MANET的结构
通常MANET的拓扑结构可分两种：对等式结构 和分级结构
MANET的对等式结构
簇
内部节点
簇头
网关节点
MANET的单频分级结构
9
分级结构网络分单频分级和多频分级
☆单频分级中所有节点使用同一频率通信，需要 网关节点支持 ☆多频分级网络中，不同级采用不同通信频率
13
DSDV路由协议
☆基于Bellman Ford算法，是距离向量协议的改进 之一； ☆路由表通过序列号区分路由的新旧； ☆快速反应拓扑的变化； ☆延迟了对不稳定路由节点的广播通告； ☆不能适应快速变化的网络； ☆资源开销可能被浪费； ☆多数路由信息可能从未使用； ☆源和目标之间只提供一条不支持单向连接的路 由；
4
移动Ad Hoc网络的定义 ☆Ad Hoc网络是由若干个无线终端构成一个临时
性的、无中心的网络，网络中亦不需要任何基础 设施。
☆移动Ad Hoc网络(又称移动多跳网或移动对等
网)是一种特殊的在不借助任何中间网络设备的情 况下，可在有限范围内实现多个移动终端临时互 联互通的网络。
5
移动Ad Hoc网络中，每个节点既可作为主机，也 可作为中间路由设备。
☆基于传统距离向量路由机制，算法简单清晰。 ☆使用目标序列号防止循环发生，解决了无穷计 数问题，易于编程实现。 ☆支持中间主机回答，能使源主机快速获得路由， 但可能会有过时路由。 ☆周期性广播报文，需要消耗一定的能量和网络 带宽。
节点A的路由表 目标节点 下一跳
D
B
跳计数 2
节点B的路由表 目标节点 下一跳
D
D
跳计数 1
图(b)中节点D移动到新位置，节点B的路由更新
更新后节点B的路由表
目标节点 下一跳
跳计数
D
A
3
路由环回现象产生，即A或B想要向D发送的数据 会在A和B之间来回转发，无法到达真正的目标。
19
包含序号的路由更新，解决环回现象
☆节点作为主机，可运行相关应用程序，以获取
或处理数据；
☆节点作为路由器，需运行相关路由协议，进行
路由发现、路由维护等常见操作，对收到的并非 发给自身的分组予以转发。
6
A
B
CLeabharlann 一个简单的MANET网络7
MANET的特点
☆拓扑结构动态变化 无固定通信设施，网络节点随机移动 ☆资源有限 节点的能量和网络带宽有限 ☆多跳通信 实现不同覆盖网络间的源与目标主机间的通信 ☆安全性较低 无线信道易受窃听、篡改、伪造等攻击的威胁
16
CGSR路由协议
☆以DSDV为基础,比DSDV更有效 ☆使用分簇路由结构和启发式路由选择机制 ☆指定了簇头和网关节点 ☆适合大规模MANET，可扩展性较好 ☆簇头节点的稳定性、可靠性对全网性能影响较大
17
典型表驱动路由协议实例
C
C
D
A
A
B
D
(a)
B (b)
DSDV路由协议示例
18
图(a)中节点A和节点B起始路由表
对等式网络结构
☆所有节点完全对等，源节点与目标节点通信时 存在多条路径，健壮性好，相对比较安全 ☆缺点是可扩充性略差
10
MANET的协议层次
MANET协议层次 上层应用协议
传输层
网络层 数据链路层
物理层
ISO/OSI层次结构 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层
数据链路层 物理层
11
●物理层，根据实际应用需要设计MANET物理层 ●数据链路层，分为MAC子层和LLC子层 ●网络层，主要进行邻居发现、分组路由、拥塞 控制、网络互联等 ●传输层，为应用层提供可靠的端到端服务 ●应用层，提供面向用户的各种应用服务
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●DSDV的路由表项包括：目标地址、到达目标 节点的度量值(最小跳数)、去往目标节点的下一 跳、目标节点相关序列号； ●DSDV中使用了两类更新报文：完全转存(通告 全部信息)、递增更新(仅通告更新信息)； ●DSDV路由选择的依据为序列号或度量值；
15
WRP路由协议
☆WRP路由协议在网络节点中保存路由信息 ☆每个节点的路由表项信息包括：距离、路由、 链路开销和重传消息列表(MRL) ☆WRP的算法收敛快，避免路由中的环路 ☆WRP比大多数协议需要更大内存，还依赖周期 性的Hello消息，也要占用一定带宽。
3
Ad Hoc网络的研究成果包含以下几个方面： ☆新的路由协议，例如AODV、DSDV、ZRP等 ☆介质访问控制(MAC)协议，例如RTS/CTS/ACK ☆Ad Hoc网络与蜂窝网络相结合 ☆多播或组播协议、地址分配、TCP协议、节能
控制、安全性、分布式算法、QoS等
☆用蓝牙节点组建Ad Hoc网络
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MANET的路由协议
MANET的路由协议通常分为两大类：表驱动路 由协议、按需路由协议 ☆表驱动路由协议又称先验式，每个节点维护一 张包含到达其它节点路由信息的路由表，代表性 的有：WRP、DSDV、FSR、OLSR等 ☆按需路由协议也称反应式，需发送数据时才查 找路由，代表性的有：AODV、TORA、DSRP、 SSR等
第6章 无线自组织网络
本章内容简介
☆Ad Hoc网络概述 ☆MANET体系结构和协议原理 ☆MANET的其它技术 ☆Ad Hoc网络的应用
2
Ad Hoc网络概述
Ad Hoc网络的背景
☆Ad Hoc网络源于军事通信的需要，其前身是分 组无线网(Packet Radio Network) ☆1972年DARPA启动分组无线网项目，主要研究 分组无线网的应用 ☆1993年，DAPRA启动可存活性自适应网络项目 ☆20世纪90年代开始，Ad Hoc网络的研究得到长 足进展
(b)中节点C路由表更新 目标节点 下一跳 跳计数
D
D
1
序列号 1001
21
由于A和C会周期性交换路由信息，当A收到C的 路由更新后，在序列号相同时，则会根据DV算法 来判断是否更新路由。显然，A会更新路由。当A 想发送报文给D时，会把下一跳信息设置为C，这
样就可成功发送。
22
AODV路由协议
(a)中节点A初始路由表
目标节点 下一跳
跳计数
D
B
2
序列号 1000
目标节点 D
(a)中节点B初始路由表
下一跳
跳计数
D
1
序列号 1000
20
节点D移动到(b)图所示位置
(b)中节点A路由表更新 目标节点 下一跳 跳计数
D
∞
序列号 1001
(b)中节点B路由表更新 目标节点 下一跳 跳计数
D
∞
序列号 1001