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时间:2020-04-03
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1、移动Adhoc网络的特点及应用1Adhoc网络的定义Adhoc网是一种多跳的、无中心的、自组织无线网络,又称为多跳网(Multi-hopNetwork)、无基础设施网(InfrastructurelessNetwork)或自组织网(Self-organizingNetwork)。整个网络没有固定的基础设施,每个节点都是移动的,并且都能以任意方式动态地保持与其它节点的联系。在这种网络中,由于终端无线覆盖取值范围的有限性,两个无法直接进行通信的用户终端可以借助其它节点进行分组转发。每一个节点同时是一个路由器,它们能完成发现以及维持到其它节点路由的功能。Adho
2、c网络凭借其基于IP的分组交换技术,可以提供高速率(现有的移动蜂窝网的传输速率不超过2Mbit/s,而Adhoc网络在2~6GHz频段上可提供2~50Mbit/s的数据速率)的数据业务和多媒体业务,从而成为第三代全球移动通信系统的一个重要补充;另一方面,Adhoc网络也可以作为Internet网络的无线延伸。2Adhoc网络的特点Adhoc网络的主要特征有以下几点:1)最小化的基础设施支持。2)自组织和自管理。既然网络基础结构是不具可用性的,这些节点必须通过自己组织和维护网络(要求有自主的分布式控制)。节点能侦测到其它节点的存在,并和它们一起加入网络。3)
3、大部分甚至所有节点都在移动,导致网络拓扑动态变化。当节点移动时,网络拓扑变化,新的节点加入,一些节点离开,或者是一些路由中断。经常出现频繁的、临时的、突发性的网络连接损失。4)无线链路。既然大多数节点是移动的,那就意味着只能是无线通信方式。5)节点既是一个主机,又是一个路由器。一个节点可能想连接到超出单跳距离外的另一个节点,那么对每一个节点而言,路由功能是必需的,因为网络没有下部结构支持,节点不必是同一类型(可以是电话、PDA、膝上型电脑、传感器等)。6)多跳性。既然每一个节点能为其它节点发送通信量,多跳性是可能的。在Adhoc网络里多跳是所希望的能力,因
4、为在单跳Adhoc网络里空间不会按比例增大,也就限制了节点之间的通信。7)能量受限。既然节点能移动,它们就不能依靠线路供能,而只能靠电池提供动力。8)异质性。每个节点可以有不同的性能。为了能连接基于下部结构的网络(形成一个混合网络),一些节点能和不止一种类型的网络通信。9)有限的安全性。Adhoc网络由于采用的是无线传播方式,因而会比有线网络更易受到敌方的干扰、窃听和攻击。3Adhoc网络的拓扑结构Adhoc网络的拓扑结构可划分为两种形式:平面结构(FlatArchitecture)和分层结构(HierarchicalArchitecture)。3.1平面
5、结构3.1.1结构描述Adhoc网络的平面结构如图1所示。图1平面结构的网络是全分布式的结构,源节点和目的节点之间一般存在多条路径,可实现负载平衡,也可为不同的业务类型选择适当的路径,网络中的所有节点都是对等的,所有的节点由单个的全向电台组成,在网络中共享同一个随机接入无线信道。平面结构中各节点的覆盖取值范围较小,信号被侦听/截获的概率较小,因此这种网络具有一定的安全性和健壮性(Robust)。然而,平面结构的扩展性却很差。理论分析显示,即使网络的结构已经是最优的设计,每个节点的吞吐量仍是随着网络中节点数的增大而急剧下降,甚至到零。另外,从协议的角度来考虑
6、,路由协议也影响了网络的容量。现在的许多协议都是基于平面结构来设计的,研究已经证明,当网络的规模很小时(在大多数情况下,节点数不超过100个),路由协议是很有效的。然而,在很多场合(例如,战场和灾区)需要大规模的网络,这时,再采用平面结构的路由协议,性能就要下降。具体原因主要有以下3个方面。(1)大规模的网络中,从源节点到目的节点的路径变得很长。例如,在战场上,每个电台的传播取值范围是受限的,而战场上的节点数却有几百个,从源节点到目的节点的平均跳数将会超过10个,任何一条链路(Link)的破坏就会引起整条路径(Path)的失败。即使没有路径的失败,由于时延
7、很大,在一些对时间要求严格的场合,这种时延是不能接受的。(2)路由引起的链路负载变得很大。平面网络的路由协议可以分成两部分:先应式路由(Proactive)(又称为表驱动路由(Table-driven))和后应式路由(Reactive)(又称为按需路由(On-demand))。先应式路由协议需要周期地向全网广播交换路由信息,这会造成很大的信息量,当在移动环境下,为了保持准确的路由信息,需要对路由表频繁地更新,这也会产生很大的控制负载。在大规模的通信网中使用按需路由,虽然只在需要的时候才产生信息负载,但是,当节点的Cache中无相关路由信息时,则需要通过洪泛
8、(Flooding)方式来搜寻路径信息,这就会产生大的负载。由于移
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