r头呱成员 网关 - read.pdf

第5章 复杂网络应用于ADHOC网络的研究 以此为出发点，我们从几个方面对MANET的实际系统结构方面做一点相应 的研究和讨论，可以对MANET的体系结构的多个方面有一个新的理解。 5.2.1Adhoc网络的节点结构 Adhoc网络的节点不仅具有移动终端的功能，还要完成路由器的功能。因此， 网络节点通常包括主机、路由器和无线电台三部分。其中主机部分 (外置计算机 或嵌人式计算机)完成移动终端的功能，包括人机接口、数据处理等;而路由器 部分主要负责维护网络的拓扑结构和路由信息，完成数据分组的转发功能;电台 部分 (无线接口)提供无线信息传输功能。从物理结构上分，节点可以被分为以 下几类:单主机单电台、单主机多电合、多主机单电台和多主机多电台。手持机 一般采用单主机单电台结构，复杂的车载台可能包括通信车内的多个主机，它可 以采用多主机单/多电台结构，以实现多个主机共享一个或多个电合。多电台使 节点具有更大的灵活性和 自适应能力，不仅可以使用多个电台来构建叠加 (overlay)网络，还可以作为网关节点来互联多个Adhoc网络。 而且从复杂网络的视角，考虑到文献1〔66]中提出的构建小世界MANET的方 法，在需要的时候随机地增加网络拓扑的连接捷径使显现小世界特性，从而为高 层协议所用。随着微电子的快速发展和成本下降，节点的多电台可能是一个值得 考虑的配置。 MANET的节点可以是同类型的 (homogeneous)或者非同类的 (heterogeneous)。前者情况下，每个节点电台以同样发射功率工作，后者则指 节点可以是多方面特性不同的设备。增加了长程电台的节点使得MANET根本上具 备了非均一性，更接近实际网络的优化需求和有利于复杂网络视图的实现。 5.2.2Adhoc网络结构 (___摊 r头 呱成员 ▲网关 图5-2MANET的单频分级结构 Figure5-2amonochromaticarchitectureofMANET 华南理工大学博士学位论文 — 频率 1 — 频率2 l,一1} .簇头 .簇成员 图5-3MANET的双频分级结构 Figure5-3ahierarchicalclusteredarchitectureofMANET 从网络结构考察，Adhoc网络一般有两种结构:平面结构和分层结构。在平 面结构中，所有结点的地位平等，所以又可以称为对等式结构。而分级结构中， 网络被划分为簇 (cluster)。每个簇由一个簇头和多个簇成员组成[183]。这些簇头 形成了高一级的网络。在高一级网络中，又可以分簇，再次形成更高一级的网络， 直至最高级。 分级结构中，簇头节点负责簇间数据的转发。簇头可以预先指定，也可以由 结点使用算法选举产生。分级结构的网络又可以被分为单频分级和多频分级两种。 单频率分级网络 (图5-2)中，所有节点使用同一个频率通信。为了实现簇头之 间的通信，要有网关节点 (同时属于两个簇的节点)的支持。而在多频率分级网 络中 (图5-3)，不同级采用不同的通信频率。低级节点的通信范围较小，而高级 节点要覆盖较大的范围。高级的节点同时处于多个级中，有多个频率，用不同的 频率实现不同级的通信。在图5-3所示的两级网络中，簇头节点有两个频率。频 率1用于簇头与簇成员的通信。而频率2用于簇头之间的通信。分级网络的每个 节点都可以成为簇头，所以需要适当的簇头选举算法，算法要能根据网络拓扑的 变化重新分簇 (Clustering). 平面结构的网络比较简单，网络中所有结点是完全对等的，原则上不存在瓶 颈，所以比较健壮。它的缺点是可扩充性差，每一个节点都需要知道到达其他所 有结点的路由。维护这些动态变化的路由信息需要大量的控制消息。在分级结构 的网络中，簇成员的功能比较简单，不需要维护复杂的路由信息。这大大减少了 网络中路由控制信息的数量，因此具有很好的可扩充性。由于簇头结点可以随时 选举产生，分级结构也具有很强的抗毁性。分级结构的缺点是，维护分级结构需 要结点执行簇头选举算法，簇头结点可