无线通信07移动自组网.ppt

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1、无线通信李榕教授华南师范大学物理与电信工程学院2011年4月4日第七讲移动自组织和无线传感器网络mobileadhocnetwork移动自组织网络无线传感器网络移动自组织网络mobileadhocnetwork概述体系结构AdHoc网络路由服务质量和能量意识一、概述基于预先架设网络基础设施的无线网络蜂窝网络移动终端通过基站接入移动通信网络无线局域网移动终端通过无线接入点接入Internet依赖于基站、无线接入点等现有基础设施网络自组织网络的应用需求临时会议/紧急情况科学考察/探险/军事战场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远离网络基础设施而希望保持与网络的

2、连接无网络基础设施可用不想使用网络设施网络基础设施范围外自组织网络自组织网络的起源1972年分组无线网（PRNET）战场环境下的数据通信1983年抗毁自适应网络（SURAN）支持大规模网络适应战场快速变化环境需要的自适应网络协议1994年全球移动通信系统（GloMo）满足军事应用需要的、可快速展开、高抗毁星的移动信息系统DARPA资助DefenseAdvancedResearchProjectAgency自组织网络研究1991年IEEE802.11首次提出“AdHoc网络”自组织、对等式、多跳无线移动通信网络1997年IETF成立MANET工作组基于IP的无线多跳网络路由2003

3、年IRTF成立ANS研究组其它研究机构AdHoc：ForthespecificpurposeonlyMANET：MobileAd-hocNetworksANS：AdHocNetworksScalabilityAdHoc网络的定义由一组带有无线通信收发装置的(移动)终端节点组成的一个多跳临时性自治系统每个(移动)终端同时具有路由器和主机两种功能：作为主机，终端需要运行面向用户的应用程序；作为路由器，终端需要运行相应的路由协议节点间路由通常由多跳(Hop)组成不需要网络基础设施，可以在任何地方、任何地点快速构建多跳无线网络、自组织网络、无固定设施的网络或者对等网络IEEE802.11

4、b中的Ad-hoc模式AdHoc网络的特点（1）独立组网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节点之间通过无线连接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可能都是无法预测的AdHoc网络的特点（2）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AdHoc网络的特点（3）特殊的无线信道特征无线信道提供的网络带宽比有线信道低得

5、多竞争无线共享信道产生碰撞信号衰落、噪声干扰以及信道之间的干扰等终端的局限性能量、存储、计算等资源受限安全性差无线链路的开放性移动性导致节点之间信任关系的变化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存在单向无线信道终端发射功率的不同及地形环境的影响与传统蜂窝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adhoc网络规模相对较小adhoc网络的拓扑结构比较简单adhoc网络拓扑结构快速变化AdHoc网络与无线局域

6、网单跳与多跳研究重点不同通信模式不同主要研究集中在物理层和数据链路层移动终端的所有通信必须经过无线接入点进行无线局域网为单跳网络，不存在路由问题AdHoc网络的研究内容主要以路由协议为核心的网络层设计AdHoc网络中移动终端的通信是对等的移动AdHoc网络(MANET)与移动IPMANET移动IPAdHoc网络所面临的问题(1)特殊的信道共享方式共享信道隐藏节点问题/暴露节点问题动态变化网络拓扑传统路由协议花较高代价获取的路由信息可能已经陈旧有限的无线传输带宽减少节点之间的交换的消息减少控制消息带来的额外开销有限的能量能量管理机制，各层考虑能量控制，包括网络层路由安全问题无线信道

7、的开放性更容易受到各种攻击移动性使得节点的信任关系不断变化由于节点资源受限，安全机制应该是分布式的RTS/CTS，CSMA/CA网络路由时需考虑AdHoc网络所面临的问题(2)网络管理拓扑管理确定将一组节点组织成网络的机制移动性管理跟踪网络中移动节点的位置服务质量管理多跳拓扑动态变化的移动AdHoc网络使得服务质量保证更加困难自动配置…实现AdHoc网络的关键技术路由协议服务质量管理功率控制传输层性能AdHoc网络互联安全问题网络管理感知网络拓扑结构的变化维护网络拓扑的连接高度自