ad-hoc 网络.docx

网络平安Adhoc网络技术1. Adhoc网络概述AdHoC源于拉丁语，意思是“forihis”，即“专用的、特定的“。AdHoC网络是由一姐带有无线收发装置的移动终端组成的一个多跳临时性自治系统.每个移动终端兼备路Illffi和主机两种功能：作为主机终端须要运行面对用户的应用程序：作为路由器,终端须要运行相应的路由协议，依兆路由策略和路由表参加分组转发和路由维护工作。在AdHOC网络中，节点间的路由通常由多个网段（跳）组成，由于终端的无线传输范困有限，两个无法干脆通信的终Jffi节点往往要通过多个中间节点的转发来实现通信.所以又称为多跳无线网、自组织网络、无固定谀施的网络或对等网络.图I所示为AdHoc网络的一种典里结构.图1AdHOC网络的一种典型结构AdHocN络目前有着广泛应用前景.主要有：I）军事应用：军事应用地AdHOC网络技术的主要应用域域.因其特。的无需架设网络设施、可快速锭开、抗毁性强等特点，成为战场通信的首选技术。2）探测网络：探测网络是AdHuC网络技术的另一人应用领域。对于许多应用场合来说探测网络只能运用无线通信技术。田于探测网络往往Ill各种各样的传感器构成,而考虑到体枳和节能等因素,传感器的放射功率不行使很大，运用AdHoc网络实现多跳通信是特别好用的解决方法。分散在各处的传憎器组成AdHoc网络,可以实现传感器之间和与限制中心之间的通信。3）紧急和临时场合：在发生了地震、水灾、强热带风猱或遭遇其他灾难打击后，固定的通信网络设施（如有线通信网络、蜂窝移动通信网络的基站等网络设施、卫星通信地球站以及微波接力站等）可能被全部擢毁或无法正常工作，这时就须要AdHUc网络这种不依捷任何固定网络设施又能快速布设的自如织网络技术.类似地处于边远或偏僻野外地区时,同样无法依就固定或预谀的网络设值进行通信.AdHOC网络技术的独立组网实力和自组织特点，成为这些场合通信的最佳选择。4）个人通信：个人局域网（PAN.PersonalAreaNeIWork）是AdIloc网络技术的另一应用领域.不仅可用于实现PDA、手机、手提电脑等个人电f通信设各之间的通信，还可用于个人同域网之间的多跳通信.5）与移动通信系统的结合；AdHoC网络与标窝移动通信系统相结合，利用移动台的多跳游发实力扩大蜂窝移动通信系统的覆盖范困、均衡相邻小区的业芬、提高小区边域的数据速率等.在实际应用中,AdHOC网络除单独组网实现局部的通信外，还可以作为宋渊子网通过接入点接入其他的囿定或移动通信网络，与AdHoC网络以外的主机进行通信。补充：峰窝移动通信拄窝移动通信方式是把移动电话的服务区分分为一个个正六边形的千区，每个小区设一个法站。形成了形态酷似“稣窝”的结构，它由移动台，如站，移动交换中心三部分组成。如图2所示。好窝网络被广泛采纳的绿田是源于一个数学猗想.正六边形被认为是运用最少个结点可以覆盖最大面积的图形，出于节约设备构建成本的考虑,正六边形是最好的选择。这样形成的网络由在一起，形态特别象蜂窝，因此被称作蜂窝网络。Q"动么H中&（MS!：）VM<BTS）6UBf><W>图2蜂窝网络示意图2. Adhoc网络体系结构2.1 网络曳结构AdHoc网络一战果纳分布式限制结构，即完全分布式网络结构和分层分布式网络站构，又称为平面结构和分级结构，如图3所示.在平面结构中，全部节点的地位同等，又称为时等式结构，分级结构中.网络被划分为簇.每个簇由一个簇头和多个够成员组成.这些被头形成了高一线的网络.在高一级网络中，又可以分够,再次形成更高一级的网络，直至址高级.在分级结构中，族头节点负而族间数据的转发。碘头可以预先指定，也可以由节点运用算法自动选举产生。Iqvd2平面结构分级结构图3平面和分级路由网络结构2.2 网络层次结构AdHoC网络的I办议栈分为5层，分别为：应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层,如图4所示.应用层传输层网络层数据链路层物理层图4AdHCC网络的协议栈3.关健技术3.1 信道接入技术基于华信道的MAC协议Adhoe网络依据信道接入时握手协议的发起者可以分为发方主动协议和收方主动悔议。发方主动协议是发送节点主动发起信道预约,即发送者要发送数据时先发送一个RTS(Request<oSend)限制分组来与接收者预约伯道.大多故佰道接入协议都利于这一类，lMCA<MuhipleAccesswithColli&ionAvoidance),MACAW(MACAforWireless)等。收方主动协议是由接收方主动发起信道预约的.接收节点主动向发送V点发送RTR(RCadyT。ReCCiVC)限制分组，通知发方已经打算好接收数据，发送节点假如有数据就干腌发送。这种信道接入协议削减了限制分殂的数目，可以降低额外的开销,从而提高网络的吞吐量。这类协议包括MACA-BI(MACAByInvitation)和RICH(Receiver-InitiatedChanncl-Hopping)协议等。 依据AdHoC网络信道接入协议运用的信道数目，可分为基干单信道、荔于双信道和基于多信道三类.基干电信道的AdHoe网络佰道接入例议用于只有一个共享信道的AdHQC网络,全部的限制分组和数据分组都在同一个伯道上发送和接收.典型的基于电信道的AdHoc网络信道接入协议有CSMA、NbXCA,MACAW协议等。 受传播时延、陶藏终端和节点移动等因索的影响,华信道的AdHOC网络中有可能发生限制分祖之间、限制分组和数据分批、数据分组之间的冲突，简单造成信道带宽的奢侈，在网络负载较或时效率很低。基于双信道的MAC协议 基于双信道的AdHoc网络信道接入协议用于有两个共享信道的AdHQC网络. 两个信道分别为限制信道和数据信道,限制信道只传送限制分组，而数据信遒只传送数据分如。通过适当的限制机制，可以完全消退盼藏终端和暴殂终端的影响，凰开数据分组的冲突. 目前已有的基于双信道的AdHOC网络信道接入协议主要有双忙音多址接入协议DBTMA、节能意识多址接入协议PAMAS等几种协议.基于多信遒的MAC侨议基干多信道的AdHoc网络信道接入协议用于具有多个信道的AdHoc网络,由于网络中有多个信道，可以给不同节点安排不同的信道，使得更多的节点可以同时并行传输。在额定的信道接入时间条件下，多信道的运用可以削犍冲突的发生，提高网络吞吐量，并降低潜在的延迟,因而供应更高的带宽利用率0典型的基于多信道的AdHoc网络信道接入协议有HRMA(HoP-ReservaiionMukipleAccess协议、多信道CSMA例议、DPC(DynamiCPrivateChannel)Vb议等。3.2 功率限制技术功率限制是移动AdHoc网络中的能依爱护策略的一种，是指在保证肯定通信质埴的前提卜，尽量降低节点的放射功率。由于功率限制不是通过被动地关闭无线收发器,而是主动地实行某种优化操作得到的,所以又称为主动能破爱护机制。在IEEE802.11协议中,不管源节点与限制节点距离的远近，始终采纳最大传输功率发送各限制和数据分批信息，如图5a)中所示，将会产生如下问题：图5采纳功率限制对节点间通信的影响图中节点A要向节点B发送数据时，依据IEEE802.”汾议，节点A首先要向节点B发送RTS限制包,然后节点B回复CTS包,当节点A接收到该CTS包后起先向节点B发送数据包，此时假如：I.节点C要向节点D发送数据，节点C会先发送一个RTS分组，但由于节点D位于节点A的没盖范国内，因此会接收到来自节点A的RTS分批而进入延迟状态.所以节点D不会向留点C晌应CTS分组.这样.节点C和D之间就不能建立通俗.2.节点E有数据要向节点F发送，但由图5（八）可知，节点E在节点B的K族范国内，因此会接收到节点B发出的CTS分批而进入延迟状态，在延迟时间内.节点E不能向节点F发送RTS分组,因此此时两者之间的通信也不会建立，若采纳功率限制技术，保证源节点所发送的数据能在目的节点处被正确接收，而降低发送功率，那么信号的覆盖范困也会发生改变。如图5(b)中所示节点D不在W点A的攫盅范围内,那么节点C、D之间可进行通信：琳点E、F之间的通信不会影响节点B的数据接收,因此也可以进行通(S.加么，节点A和B、C和D、E和F之间可同时通信，而互不干扰。由此可见，采纳功率限制技术可以大大提高信道的利用率，在AdHoc网络中是特别必要的.