无线自组织网络关键技术及其应用(华南师范大学)new.ppt

背景介绍 Infrastructure Networks :有基础设施网络 常规有线网络 GSM通讯系统 用AP连接的WLAN 背景介绍 Infrastructureless Networks :无基础设施网络 Ad Hoc Networks 有设施的网络与无设施的网络 有基础设施的网络，如： 因特网（交换机、路由器） WLAN（无线接入点AP） 蜂窝移动网络（基站） 无基础设施的网络称为自组织（ad hoc）网络，依靠节点之间的相互协作来完成网络的建立和维护。 自组织网络的组成、特点 自组织网络是由一群兼具终端及路由功能的设备通过无线链路形成的无中心、多跳、临时性自治系统。 多跳：节点发射功率有限，远距离通信需要依靠其它节点的中继，从而每个节点既是终端又是路由器； 无中心：网络中不存在任何控制中心，节点之间相互协作构成网络。 临时性：专为某个特殊目的而建立，一般只是临时性的。 当节点可移动时，称为移动自组网（MANET)。 蜂窝移动通信网络 移动终端和固定基站互相通信 移动终端不具备路由功能 基站负责路由和交换功能，充当接入有线网络的网关 Ad Hoc网络历史 军事，美国DARPA 1972年，分组无线网（Packet Radio Network） 1993年，高残存性自适应网络（SURAN, SURvivable Adaptive Network） 1994年，全球移动信息系统 （GloMo,Globle Mobile Information Systems） 1996年，联合战术无线网系统JTRS（Joint Tactical Radio System） Ad Hoc网络历史 Ad Hoc网络历史 民用，IETFIEEE 1991年，IETF成立了移动Ad hoc网络工作组(MANET) 1999年，RFC 2501给出了MANET的应用场合 2000年, IETF在公布了一系列的有关Ad hoc 路由的草案 2000年，IEEE成立Ad hoc技术分委员会 MANET应用现状与前景 军事应用 紧急、临时等特殊场合 个人使用 无线自组织网络的地位 从国家产业发展角度看，无线Ad hoc网络是国家战略性新兴产业“网络信息”，以及“物联网”、“智慧地球”的核心技术和制高点之一。 在国家安全（紧急服务、灾难救援和军用通信等）、环境监测、交通管理、空间探索等领域具有广泛应用前景。 网络通讯核心技术之一。 移动计算的基础。 自组织技术在“云计算”等也有重要需求。 网络自主性-自组网结构 平坦结构 节点对等 适用于小型自组网 网络管理开销小 网络自主性-自组网结构 层次结构 基于簇或区域划分 簇中分簇首和簇成员 适用较大规模的自组网 簇的形成和调整规则 节点周期性交换状态信息 若一个节点的邻居节点中没有簇首，则该节点为簇首 若存在两个簇首相邻，则将标识号（地址）较小或邻节点多的簇首作为新簇首，另外一个作为簇成员 Ad Hoc组网方式 Ad Hoc单独组网 网内节点进行通信，不与基础网络设施相连 混合组网 Ad Hoc与Internet整合 Ad Hoc与蜂窝网整合 和其它宽带网络的集成 The mesh routers form a mesh of self-configuring, self-healing links among themselves. Urban “opportunistic” ad hoc networking 实现MANET关键技术 路由协议 安全问题 功率控制 QoS网络服务质量 网络互联 网络资源的管理 移动自组网的主要研究问题 信道接入（MAC协议）： 困难：多跳共享广播信道的介质访问控制。 路由协议： 困难：网络拓扑的动态变化导致路由信息收集困难，路由算法难收敛，路由经常中断需要重建。 服务质量保证（QoS）： 困难：网络的动态性（链路质量、带宽、路由不稳定）及分布式控制很难保证传输质量。 网络安全： 困难：分布式认证与密钥管理，防御入侵。 移动自组网的路由技术 因特网中的路由技术利用了静态网络拓扑的特性： 网络拓扑信息在节点间主动传播，每个节点可以使用较低代价的算法预先计算好该拓扑下的路由； 节点地址中隐含了路由线索（网络号）。 这两种技术均不适合移动自组网： 节点移动使得拓扑信息的有效性降低； 永久性的节点地址无法包含动态的位置信息。 对移动自组网有用的拓扑假设是： 物理上靠近的节点在网络拓扑上也可能靠近。 Existing MANET protocols 反应式路由协议--AODV Ad-hoc On-demand Distance Vector（AODV）也是基于距离矢量的路由协议，但是仅当需要一条路由通信时，才由源节点启动路由发现过程。 与DSDV相比，不在活跃路