无线自组织网络关键技术与进展

合集下载

无线宽带自组网的关键技术及应用

无线宽带自组网的关键技术及应用

无线宽带自组网的关键技术及应用尹合林【摘要】作为未来专业通信领域未来的发展方向之一,无线自组网技术得到广泛关注.文章介绍了无线自组网技术的技术和应用优势,并对无线宽带自组网的相关关键技术进行了详细阐述.结合无线宽带自组网的应用优势,建议性地提出了其在公共安全和应急救援领域的应用方案.【期刊名称】《数字通信世界》【年(卷),期】2018(000)012【总页数】2页(P19-20)【关键词】无线自组网;宽带;专网通信;应急保障【作者】尹合林【作者单位】攀枝花市公安局,攀枝花 617000【正文语种】中文【中图分类】TN915.85;TN921 引言与传统蜂窝网络结构不同,无线自组网是一种节点对等的点对点通信网络,每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行通信。

无线自组网部署方便简单,可以根据应用场景形成链型、星型以及混合型网络拓扑。

通过不同节点的中继传输,无线自组网可以实现多跳传输,从而实现更远距离的覆盖。

基于这些特点,无线自组网特别适合专网集群通信,在公共安全、应急救援和垂直行业等有着广泛的应用市场。

无线自组网最早起源于美国军方机构的先进战术通信系统(ATCS),相关技术于2000年初正式推向民用和商用,此后包括摩托罗拉、诺基亚在内的众多公司纷纷开发和推出自己的无线自组网产品。

早期的无线自组网技术主要应用在窄带无线网络中,特别是随着物联网和无线传感应用的推广,窄带自组网技术迅速发展。

物联网的主流标准,如Zigbee和蓝牙,都能够很好地支持自组网功能。

随着OFDM-MIMO宽带技术的成熟,特别是Wi-Fi和LTE技术的广泛商用,无线自组网技术也在向宽带化和IP化发展。

目前,国际组织IEEE和3GPP都已经开始着手制定无线宽带自组网相关标准,并发布了一些中间版本。

国内B-Tr unC标准组织也在2.0版本规范中增加了宽带集群终端直通模式的研究。

2 无线宽带自组网的优势相比传统的蜂窝网络结构,无线自组网具有如下主要优势。

无线自组织网络

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。

物联网通信技术第7章 自组织网络

物联网通信技术第7章 自组织网络
在分级网络中,簇头节点负责簇间数据的转发
单频分级结构
多频分级结构
7.2.3 自组织网络协议栈
1.物理层
物理信道成型 物理层同步 高吞吐量技术的采用与改造 安全性的提高
2.数据链路层
主要实现网络节点的寻址、流量控制、差错控 制、业务汇聚、QoS保障机制等。
一般把链路层分成MAC子层和逻辑链路子层 MAC子层治理和协调多个用户共享可用频谱资
7.3.3 功率控制
功率控制是指通过调整信号的发射功率,在保 证一定通信质量的前提下尽量降低信号发射功 率。
由于Ad hoc网络的特殊性,如果对它进行功率 控制,不但可以降低网络的能量消耗,还可以 减少对邻近节点的干扰,提高信道的空间复用 度,从而提高整个网络的容量。
理想的Ad hoc网络功率控制方 法需满足要求
源,需要解决MAC层同步、网络组织与治理、 多路复用与竞争解决、路由维护与邻居发现、 安全性等问题 逻辑链路层(LLC)实现流量控制、差错控制和业 务汇聚。
3.网络层
多跳路由协议
单播路由 组(广)播路由
邻居节点维护
4.传输层
传输层负责排序接收的数据并将其送交相应的 应用程序,检测分组的错误和重传分组
3种QoS模型
集成服务模型:可采用资源预留协议为每个流 预留端到端的网络资源
区分服务模型:将网络分为边缘和核心两部分, 前者主要负责业务的分类、标记等,后者主要 利用IP数据包头中的服务类型字段(ToS), 把服务模型对资源预留协议的使用限制在用户 网络侧
集成区分服务模型:对集成服务和区分服务的 综合,融合了两者的特点,它既可以控制每流 服务的细粒度,又可以根据不同的业务类型提 供相应的服务,是一种更优化的服务模型
7.3 自组织网络的关键技术

无线自组织网络3篇

无线自组织网络3篇

无线自组织网络一、无线自组织网络综述无线自组织网络(Wireless Ad hoc Network,简称WANET)是指在没有任何设备已预先部署的情况下,通过不需要任何网络设备(如路由器、交换机)的辅助,以节点之间的自主协调和通信,在物理范围内建立临时网络。

它是一种分布式、去中心化的通信网络,由多个具有连接、路由和数据转发能力的节点组成,可在不可信任的环境下实现有效的通信。

WANET网络的主要特点是节点随时加入、离开,网络拓扑结构动态变化,同时网络中的节点还要完成路由转发等网络协议功能,网络资源有限,且信息传输会受到信道的干扰影响。

WANET应用广泛,比如:灾难野外通信、军事战场通信、车联网、物流配送、智能家居等领域。

因此,以WANET为研究对象,综述WANET的技术特点和研究进展,对于提高WANET应用的数据传输质量、提升网络安全性、优化网络拓扑结构等方面具有很大的意义。

二、WANET技术特点1. 网络自主建立WANET不需要中央控制,节点可以根据需要自主地建立和拆除连接,构建出网络拓扑结构。

它们之间可以通过广播或目标使命令将信息传递给其他节点,从而有效进行自治通信。

2. 网络动态调整WANET的拓扑结构和节点数量在运行过程中会发生变化,一些节点可能会离开网络并重新加入。

此时,整个网络需要进行调整,以适应网络的变化和节点之间实时连通的需求。

3. 路由机制自动选择WANET中,每个节点都有一定的路由功能。

当数据流动时,它们会动态选择路由以完成数据传输。

通过自动选择最短路径的路由,网络的吞吐量和数据传输效率可以得到极大的提升。

4. 资源有限WANET网络中的节点的资源是非常有限的,主要指存储空间、计算资源和电力。

在资源有限的情况下,如何有效利用每个节点的资源以支持可靠的数据传输是WANET设计的主要难点。

5. 通信受到信道质量的影响WANET中的数据传输主要依赖于无线信道,在移动节点速度和位置变化的情况下,通信质量也会随之改变。

孙东来——adhoc 网络介绍

孙东来——adhoc 网络介绍

CH 172
CH 174
CH 176
CH 178
CH 180
CH 182
CH 184
5.855
5.865
5.875
Frequency (GHz)
5.885
5.895
5.905
5.915
5.925
车载自组织网络的路由协议 ☆
路由协议可以分为三种类型:
1.表驱动(table-driven)的路由协议或主动的路由协议;
车载自组织网络的协议 ☆
• DSRC/802.11p
– 802.11p 基于802.11a 物理层和 802.11 MAC 层
• 5.9Ghz附近7条10M的频段 • 一个控制信道和六个服务信道
Vehicle to vehicle Service channel Service channel Control channel Optionally combined service channels Intersection
无线自组织网络特点 ☆ • 独立快速部署 – 不需要任何预先网络基础设施 • 动态拓扑 – 节点移动/开机/关机 – 节点无线发送功率变化、无线信道干扰或者地形 等因素影响 • 自组织 – 无控制中心 – 节点故障不会影响到整个网络
无线自组织网络特点 ☆ • 多跳路由 – 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, 因此节省了能量消耗 – 通过中间节点参与分 组转发,能够有效降 低对无线传输设备的 设计难度和成本,同 时扩大了自组织网络 的覆盖范围
请各位老师同学 批评指正! 谢谢!!
无线传感器网络概念简介 ☆
无线传感器网络(wireless sensor network, WSN) 就是由部署在检测区域内大量的传感器节点组成, 通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网 络系统,目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖 区域中感知的对象信息,并发送给观察者。

自适应无线网络设计

自适应无线网络设计

自适应无线网络设计随着移动互联网的发展,无线网络环境变得越来越复杂。

为了满足用户对高速、高质量、低延迟的需求,自适应无线网络设计成为了无线通信领域的研究热点之一。

本文将围绕自适应无线网络设计展开探讨,并将内容分为以下章节:1. 自适应无线网络的概念和原理2. 自适应无线网络设计的关键技术3. 自适应无线网络设计的应用与发展一、自适应无线网络的概念和原理自适应无线网络(Adaptive Wireless Networking)是指无线网络中的各种无线设备通过自主学习和适应环境的能力,不断调整自己的参数和策略,以达到实现高速率、低延迟、最优功耗等性能指标的目标。

在自适应无线网络中,节点之间通过维护彼此之间的连接状态来实现节点自组织和信息交换,以保持网络的稳定性和可靠性。

自适应无线网络的原理在于,通过采集周围环境的信息,如信道状态、干扰源、信噪比等,进行数据分析和处理,从而调整自身的参数,如传输功率、速率、路由路径等,以实现最优的数据传输效果。

在自适应无线网络中,每个节点都具有一定的智能化能力,能够根据网络环境的变化做出相应的决策,从而实现网络的优化和管理。

二、自适应无线网络设计的关键技术自适应无线网络设计的实现离不开以下几个关键技术:1. 自适应调制:即根据信道条件的变化调整调制方式和传输速率。

在自适应调制技术中,节点通过监测信道的信噪比和信道质量等信息,智能地选择调制方式和传输速率,以实现最优的数据传输质量。

2. 基于簇的路由:将网络中的节点分组成为一个个簇,每个簇内只有一个节点负责转发数据,其他节点则负责监测和收集周围环境的信息。

通过基于簇的路由技术,可以提高网络的传输性能和能源利用率。

3. 自适应功率控制:根据网络连接和传输质量的变化,智能调整节点的传输功率,以减少干扰,提高网络的传输质量和稳定性。

4. 多路径传输技术:利用多条不同的路径传输同一数据包,从而提高网络的可靠性和数据传输效率。

当某条路径出现信噪比较大或者发送时延较高等问题时,多路径传输技术可以自动切换到其他路径进行数据传输。

无线自组织网MAC协议的改进与优化的开题报告

无线自组织网MAC协议的改进与优化的开题报告

无线自组织网MAC协议的改进与优化的开题报告一、选题背景随着无线通信技术不断发展,无线自组织网络(Wireless Ad Hoc Network,以下简称WANET)也随之兴起。

WANET是由一组互相通信的移动节点组成的网络,它们通过无线信道进行通信,相互之间没有固定的基础设施支持。

无线自组织网络的特点是具有自动组网、自主配置、可靠传输、即插即用等优点,因此在军事、紧急救援等领域得到了广泛应用。

在WANET中,MAC协议是一个重要的研究方向,它涉及到网络性能、传输速率、能耗等问题。

目前,WANET中主要采用的MAC协议有无线分簇协议(Wireless Cluster Protocol,以下简称WCP)、动态时间分配协议(Dynamic Time Allocation Protocol,以下简称DTAP)等。

但是,这些协议在实际应用中仍然存在一些问题,例如在低能耗、高可靠、高吞吐率等方面需要进一步改进和优化。

二、研究内容本研究将针对WANET中的MAC协议进行改进与优化。

首先,通过对现有MAC协议的分析,挖掘其中存在的问题和不足。

其次,设计一种新的MAC协议,从能耗、可靠性和吞吐率等方面进行优化。

最后,通过仿真实验验证新的MAC协议的性能和效果,与现有协议进行比较和分析。

三、预期结果本研究的预期结果包括:1. 基于剖析现有MAC协议,发现其中存在的问题和不足。

2. 设计一种新的MAC协议,能够在能耗、可靠性和吞吐率等方面进行优化,提高网络性能。

3. 通过仿真实验验证新的MAC协议的性能和效果,对比分析现有协议与新协议的优缺点。

四、研究方法本研究采用以下方法进行:1. 阅读相关文献,学习WANET和MAC协议的基础知识;2. 剖析现有MAC协议的问题和不足;3. 设计新的MAC协议,从能耗、可靠性和吞吐率等方面进行优化;4. 通过仿真实验验证新的MAC协议的性能和效果,对比分析现有协议与新协议的优缺点;5. 分析实验数据,得出结论,并撰写论文。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

无线自组织网络关键技术与进展2007年8月6日 10:57 通信世界网评论(0) 阅读:次作者:韦云凯毛玉明吴凡无线自组织网络由不需要任何基础设施的一组具有动态组网能力的节点组成,这种网络适应了军事和商用中对网络和设备移动性的要求,而引起了人们的关注,并在20世纪90年代以后获得了广泛的研究和发展。

与其他通信网络相比,无线自组织网络具有带宽有限、链路容易改变、节点的移动性以及由此带来的网络拓扑的动态性、物理安全有限、受设备限制等特点。

正是由于这些区别,无线自组织网络协议栈也产生了比传统网络协议栈更高的要求:适应移动分布节点随机收发行为的媒体接入控制(MAC)协议,基于动态拓扑结果的高效、稳健的路由算法,便利的异构网络互联技术,有效的功率控制,合理的跨层信息交互、多层协同设计,可靠的安全机制等等。

1 MAC协议MAC协议是无线自组织网络协议的重要组成部分,是分组在无线信道上发送和接收的主要控制者。

目前,在无线自组织网络中MAC协议面临着隐藏终端、暴露终端,信道分配,单向链路,广播扩散等问题。

1.1隐藏终端、暴露终端问题如图1所示,节点A、B、C都工作在同一个信道上,当节点A向节点B发送分组时,载波侦听机制无法阻止节点C发送数据,造成信号在节点B处冲突。

节点C是隐藏在节点A的覆盖范围之外的、却又能对节点A的发送形成冲突的节点,这种在发送节点覆盖范围以外的、存在着潜在冲突的节点问题就是信道访问中的隐藏终端问题。

隐藏终端问题会大大降低信道的通信能力。

另外还有一种情况也会降低信道的通信能力,即所谓的暴露终端问题。

如图2所示,当节点B向节点A 发送分组时,节点C侦听到节点B在发送分组,所以推迟发送分组。

这种推迟是毫无必要的,因为节点C 向节点D发送分组和节点B向节点A发送分组并不冲突,此时节点C是节点B的暴露终端。

这种因发送节点在其覆盖范围内,感知到有其他节点在传输,而进行不必要的发送延迟就是暴露终端问题。

IEEE 802.11中提出的请求发送/准备接受/确认(RTS/CTS/ACK)握手机制,以及目前在很多研究中提出的控制信道-数据信道协作的方式,可以在一定程度上解决隐藏终端问题,但对于暴露终端问题,目前还没有充分有效的解决方式。

RTS/CTS/ACK机制的基本思想是在传输数据帧之前,A、B之间先用很短的握手帧RTS进行沟通,而其他所有无关节点收到RTS或CTS后,抑制自己的发送动作,避免冲突,从而为A、B间的数据帧传输提供一个短暂的“净空”。

正确收到的帧需要使用ACK来进行确认。

这种改进只能解决单信道无线自组织网络的部分问题。

假设一个网络具有n个任意分布的节点,每个节点的传输容量是W,那么每个节点可以达到的吞吐量将会是,即使对这些节点的位置进行优化,也仅能使得每个节点的吞吐量达到的水平[1]。

由此可以看出,无线自组织网络节点数量的增大,将会使节点的吞吐量快速降低,尤其是在节点任意分布的情况下。

1.2信道分配问题最初的无线自组织网络,由于技术和设备的限制,各节点都工作在一个信道上。

随着设备和相关协议的发展,多信道、甚至是多接口-多信道无线自组织网络已经在步入实用。

对于单信道无线自组织网络,其MAC协议需要考虑的是如何充分利用信道,避免冲突。

载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CA)机制是目前应用非常广泛的协议,节点通过物理信道侦听(CCA)与虚拟网络侦听(NAV)结合的方式进行载波侦听,采用基于长帧间隙、中帧间隙和短帧间隙等不同时隙的退避机制和冲突避免策略,竞争信道进行发送。

时分多址(TDMA)机制可以将信道按照时间片划分为多个时隙,节点按照静态或者动态分配方式占用其中的一个或者几个时隙。

但是对于无线自组织网络来说,静态分配方式不能适应节点的移动和拓扑的变化;而在一个分布式多跳系统内,进行动态分配也还有很多问题需要解决,目前的研究多是针对基于某些假设或者某种应用背景的无线自组织网络,还没有普遍适用的方法提出。

将CSMA/CA 和TDMA结合,提高信道分配效率,减少冲突也是一种值得研究的内容。

多信道无线自组织网络,则需要关注如何在节点间分配信道,以提高网络吞吐量,避免冲突,实现信道上的负载均衡。

目前较多的做法是,将信道分为控制信道和数据信道,节点在控制信道中协商数据交换采用的数据信道,然后在相应的数据信道上进行数据通信。

控制信道和数据信道的划分可能是时间上的,也可能是空间上的。

比如,一个信道在某个时刻可能用作控制信道,协商好数据信道后,切换到相应的数据信道进行通信。

也可能一个节点拥有几个接口,其中的一个接口固定工作在某个控制信道上,其他接口固定或者动态实用某个数据信道。

不管是哪种方式,都需要占用一定的资源用于信道协商。

这种占用是值得的,目前在多信道的理论分析结果说明,在合理设计的多信道条件下,不仅可以提高整体网络容量,还可以提高每个信道的实际吞吐量。

但是这些研究多是基于静态的。

开发一种基于拓扑结构的算法,对信道资源进行动态分配,也是一个值得研究的问题。

1.3单向链路问题单向链路问题是无线通信中一个普遍存在的问题。

如图3所示,A的信号覆盖范围包括B,而B由于功率、地形等因素,信号不能覆盖到A,则B可以收到A的信息,而A不能收到B的信息,这就构成了单向链路。

在单向链路情况下,RTS/CTS/ACK、控制信道协商等机制都不再有效。

在目前的标准与应用中,很多都没有使用、或者是没有涉及单向链路。

这对信道资源而言是一个很大的浪费。

如果能够通过链路层和物理层的协同控制,借助网络层的某些信息,控制A可以直接发送给B,而B可以通过适当的节点转发给A,则可以提高信道的利用率。

1.4广播无线自组织网络中的广播,对于信道利用率有很大的影响。

最基本的思路是:一个节点的广播被其所有邻居节点收到,所有的邻居节点再次转发这个广播。

但这种做法显然是行不通的,一个节点可能反复收到同一条广播,并多次转发。

即使采用某种机制辨别出是自己已经转发过的,而不再次转发,也已经对信道构成了浪费[2]。

比较行之有效的一种方法是,借鉴区域路由协议(ZRP)中的多点中继(MPR)思路,某节点A根据拓扑信息将邻居节点中的某些节点设为MPR节点,只有被设为MPR节点的,才转发A所发出的广播。

其他节点依次类推。

这种方式大大减少了广播转发的次数,减少了信道的无谓占用,提高了信道利用效率。

2 路由技术2.1无线自组织网络路由协议无线自组织网络环境下,节点间的无线链路及由此而形成的网络拓扑结构随节点的位置分布和移动、信道的变化等因素呈现出动态变化的特性。

无线网络的路由技术面临的困难远比有线网络的大的多,有线网络的路由技术完全无法直接移植到无线网络中来。

按照路由协议建立和维护方式的不同,可以将无线自组织网络路由协议分为3类:先应式路由协议、反应式路由协议、混合式路由协议,如图4所示。

先应式路由协议仿照有线网络的做法,在每个节点建立和维护包含到达其他节点的路由信息的路由表,源节点一旦要发送报文,可以立即获得到达目的节点的路由。

因此这种路由协议的时延较小,但路由协议在及时把握网络拓扑结构的变化、路由更新和维护等方面,占用无线信道通信资源的开销较大,在移动性高而负载轻的网络中性能较差。

反应式路由协议在需要发送数据时才查找路由,与先验式路由协议相比,反应式路由协议的开销较小,能够快速的适应网络拓扑变化,但是由于存在发现过程使数据报传送的时延较大,在网络负载很重的情况下,其性能较差。

混合式路由协议中在局部范围内使用先验式路由协议,维护准确的路由信息,并可缩小路由控制消息传播的范围,当目标节点较远时,通过查找发现路由,这样既减少路由协议的开销,也改善了时延特性。

2.2无线自组织网络组播路由协议根据参与组播路由的节点构成的网络拓扑结构,无线自组织网络组播路由协议可分为以下几类[3-4]:基于树的组播路由协议、基于网格的组播路由协议、混合的组播路由协议。

在有线网络中,通过采用组播分发树能有效地实现组播。

受此启发,早期的自组织网络最组播路由也是使用树结构。

基于树的组播路由协议一般包括两个过程:组播树形成和组播树维护。

在组播树形成过程中,节点启动加入组播树过程:节点广播发送查询分组查找组播树,组播树上的节点在收到查询分组后回复响应分组,当加入节点收到响应分组后就能通过回复节点加入组播树。

当加入节点收到多个回复报文时,根据一定策略选择一条最优路径。

组播树的维护是通过Hello机制来监控树型拓扑结构,即树根节点周期性发送Hello报文给子节点,若子节点在一定时间内未收到Hello报文,则认为树枝已经断开。

这时由子孙节点启动树链路修复过程。

典型协议有:利用递增序号的组播路由协议(AMRIS)、按需距离适量的组播路由协议(MAODV)、轻量的自适应组播路由协议(LAM)等。

基于网格的组播路由协议与组播树协议不同,数据分组以广播的方式在网络中传输。

网络中网格节点负责广播中继分组。

基于网格的组播路由协议一般包括两个过程:加入组播网格和维护组播网格。

典型的协议有:按需组播路由协议(ODMRP)、核心辅助的网格协议(CAMP)、前向转发组组播路由协议(FGMP)等。

混合组播路由协议设计出发点是:充分利用树结构和网格结构各自优点。

混合组播是在网格结构基础上构建组播树。

混合的组播路由协议一般包括建立网格和建立组播树两个过程。

在网格基础之上建立组播树的一般过程是:核心节点或源节点向邻居网格节点发送创建树链路控制报文;当网格节点收到非重复的创建树报文时,将该报文转发给其他邻居网格节点,同时,该节点加入组播树;当网格节点收到重复的创建树报文时;向发送该报文的节点回复剪枝报文以剪去该组播树链路。

典型的混合组播路由协议有Ad hoc 组播路由协议(AMRoute)和核心提取的分布式组播Ad hoc路由协议(MCEADR)。

2.3QoS路由自组网QoS路由的目标是满足QoS连接请求的一条或多条路由,同时提供足够的路由资源信息,为管理控制机制提供支持,完成全网资源的有效利用。

目前自组网的QoS路由问题还处在起步阶段。

无线自组织网络的QoS研究主要集中在QoS模型、具有资源预约功能的信令、QoS路由协议和QoS媒体接入协议以及接纳控制和调度等方面。

由于无线自组织网络具有无中心结构,拓扑动态变化,节点资源受限,无线节点间相互干扰等特性,使得自组织网络中的QoS路由设计面临新的挑战。

这主要体现在:拓扑结构的动态变化使节点间链路状态信息的获取和管理维护困难。

由于相邻节点间存在“隐蔽终端”、“暴露终端”、“侵入终端”等相互干扰,使得无线链路状态难以确定,例如带宽、时延、时延抖动等链路参数都很难及时获取和更新维护。

随时存在的单向信道的存在使得QoS路由协议设计困难,主要体现在:认知的单向性、路由的单向性和汇点不可达。

相关文档
最新文档