无线和移动网络及其管理概论.pptVIP

无线和移动网络 Wireless and Mobile Networks 可提供因特网接入的无线网络 蜂窝移动网络： 面向个人移动用户，主营话音业务，也可提供数据通信业务。覆盖范围广，带宽较低。 无线局域网（WLAN，Wi-Fi）： 面向个人用户，用于数据通信。覆盖范围小，带宽高。 宽带无线网络（WiMAX）： 面向建筑物内的固定用户，提供综合服务（话音、视频、数据）。带宽高，覆盖范围广。 提供无线骨干和因特网接入 无线网状网络（Wireless Mesh Network）： 利用无线路由器组成较大范围的无线骨干网，为固定及移动用户提供因特网宽带接入。 带宽高、易组网、成本低、覆盖广，性能稳定。 可能的应用包括无线宽带服务、社区网络、实时监视系统、高速城域网等。 结合蜂窝移动网络覆盖广、无线局域网带宽高和组网灵活的优点，是WiMAX的有力竞争者。 无线网状网图示 无基础设施的网络 自组织（Ad Hoc ）网络 由一群兼具终端及路由功能的设备通过无线链路形成的临时性自治系统。 网络中不存在专门的基础设施，也称无基础设施的网络。 不以接入因特网为目的，为临时性应用而建，通常覆盖范围较小。 无基础设施的网络（续） 无线传感器网络： 以环境监视为目的，每个节点均安装了传感器，具有感知、计算和无线通信能力。 应用包括战场感知、环境监测、智能交通等。 传感网、互联网和物联网 物联网是“物物相连的互联网”： 物联网是在互联网基础上延伸和扩展的网络 用户端延伸和扩展到了任何物品 物联网（Internet of Things）的定义： 通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来进行信息交换和通讯，以实现物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 传感网和物联网的区别 传感网的用途是监视环境，感兴趣的是节点采集的环境数据而不是节点本身；物联网的用途是物品的智能管理，要求识别节点。 传感网中的节点具有计算智能，能够进行信息处理；而物联网的处理主要在数据中心。 传感网是一种自组织网络；而物联网是建立在互联网基础之上的，并且需要强大的数据中心作为支撑。 有缺陷的网络 基于TCP/IP协议的因特网服务模型基于以下假设： 在通信持续时间里，源和目的之间存在端-端路径 任何一对节点之间的最大往返时间不会太长 丢包率较小 有缺陷的网络： 不满足以上一个或几个基本假设，如间歇性连接、长延迟、高误码率、不对称数据速率等。 主要内容 无线自组织网络 无线网状网络 无线传感器网络 延迟容忍网络 1 无线自组织网络 无线自组网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中继，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：为特殊目的而建立，应用完成即拆除。 当节点可移动时，称为移动自组网。 自组网的主要应用领域 军事领域： 该技术最初应用于军事领域，是美国军方战术网络技术的核心，如自愈式雷场系统。 民用领域： 临时性场合的通信，如会议、庆典、展览等。 灾难环境中提供通信支持。 个人区域网络应用，实现PDA、手机等个人电子通信设备之间的通信。 无线自组网的特点 拓扑动态变化：节点移动、链路时变、节点失效等。（传统路由算法会出现路由振荡、难以收敛的问题） 存在单向链路：传输功率及环境噪声差异可能在节点间形成单向链路。（传统路由算法一般基于对称链路假设） 节点能量有限：节点使用电池供电，充电困难。（所有设计均要求节省能量，延长网络生存时间） 安全性差：开放的无线信道，有限的电源供应，分布式控制。（易遭受窃听、主动入侵、拒绝服务攻击等 ） 无线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。 网络安全： 困难：分布式认证与密钥管理，防御入侵。 1.1 无线自组网的路由 因特网的静态网络拓扑特性： 网络拓扑变化较少； 节点地址中隐含了路由线索（网络号），方便路由。 因特网路由技术利用了静态网络拓扑的特性： 节点主动收集链路状态信息（拓扑、代价），预先计算好该拓扑下的路由。 因特网路由技术不适合无线自组网 无线自组网的动态拓扑特性： 节点移动、失效及链路时变等导致网络拓扑经常变化，拓扑信息的有效性降低（路由难收敛、失效快）。 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。 自组网路由协议的分类 单播路由和多播路由 单路径路由和多路径路由 单路径路由 基于拓扑