物联网与短距离无线通信技术完整版本第十章.ppt
40页1、第十章Adhoc 本章内容 Adhoc网络概述Adhoc网络的MAC协议Adhoc网络的路由协议Adhoc网络的QoS研究Adhoc网络的应用 Adhoc网络的起源与发展 起源可以追溯到1968年的ALOHA网络和1972年美国DARPA开始研究的分组无线网 近期数字无线电NTDR康奈尔大学的 无线网络实验室 WirelessNetworksLaboratory 等研究机构Nokia NEC AzaleaNetworks等公司MANET工作组 Adhoc网络的特点 由于Adhoc网络采用无线通信媒介 以及它与众不同的应用环境 因此Adhoc网络具有与传统网络截然不同的特点 1 自组织和无中心特性Adhoc网络不需要事先架设的通信基础设施 也不需要中心管理设备就可以实现网络内的各个节点进行通信 Adhoc网络的特点 2 网络拓扑动态变化由于Adhoc网络节点任意移动 节点开 关机 节点加入或离开网络以及无线媒介变化所导致节点间通信中断等因素的影响 Adhoc网络的拓扑结构随时可能发生动态的变化 Adhoc网络的特点 3 多跳组网方式Adhoc网络中的节点既是可以作为终端 又可以作为路由器
2、 因此Adhoc网络中的多跳路由网络中的各个节点组成的 而不是像传统的固定网络由专门的路由器 交换机来实现的 Adhoc网络的特点 4 分布式控制方式Adhoc网络与蜂窝移动通信系统和无线局域网的最主要的区别就在于不需要中心设备来对网络进行集中管理和控制 在Adhoc网络中 各个节点都具有网络的控制功能 节点自行管理和控制 Adhoc网络的特点 5 无线通信带宽受限在Adhoc网络中 终端都是通过无线媒介来传输数据的 由于无线信道本身的物理特性 无线信道所能提供的容量明显低于有线信道 并且无线环境具有带宽有限 比特误码率高 链路质量和容量起伏波动等问题 在Adhoc网络的多跳数据传输过程中 受无线信道质量的影响更明显 Adhoc网络的特点 6 安全性受限Adhoc网络采用无线信道传输的方式 无线网络比有线网络的安全性要差很多 无线传输容易被窃听 遭到主动入侵 拒绝服务 信息阻塞 信息伪造等方式的攻击 Adhoc网络的特点 7 终端设备受限在Adhoc网络中 所采用终端通常为膝上电脑 PDA或者智能手机等便携式通信设备 这些设备便携性较好 但是运算处理能力跟台式电脑 大型的工作站 路由器
3、 服务器相比要差很多 Adhoc网络的体系结构 由于移动Adhoc网络的特殊性 Adhoc网络的体系结构应当充分考虑网络的自组织特性和特殊的应用环境 Adhoc网络的节点不仅要具备移动终端的功能 还要具备路由器的功能 因而就完成功能而言网络节点可分为主机 路由器和电台三部分 网络拓扑 平面结构 单频分级结构 多频分级结构 网络协议栈 根据Adhoc网络的特征 参照OSI的经典7层协议栈模型和TC IP的体系结构 可以将Adhoc网络的协议栈划分为5层 自下而上分别是物理层 数据链路层 网络层 传输层和应用层 Adhoc网络的关键技术 1 链路层自适应技术2 信道接入技术3 网络体系结构4 路由协议5 QoS保证6 多播 组播协议7 安全性问题8 网络管理9 节能控制 本章内容 Adhoc网络概述Adhoc网络的MAC协议Adhoc网络的路由协议Adhoc网络的QoS研究Adhoc网络的应用 9 节能控制 9 节能控制 Adhoc网络的MAC协议 基于Adhoc网络的MAC协议在充分发挥其灵活多变 适应性强 易搭建等优点的同时 需要克服其应用于不同物理层时 由不同物理层特点带来MAC协议
4、设计的复杂性 从而使系统资源得到充分利用 获得最优化的系统性能 Adhoc网络的MAC协议 为了充分利用Adhoc网络的独特优点 系统对MAC协议设计提出了如下特殊要求 1 在无线网络中 各通信链路上信道环境时变快 2 在Adhoc网络中 多个用户同时接入信道的情况会导致不同的用户数据包的碰撞 3 对Adhoc网络所面向的应用来讲 必须考虑实时应用的问题 比如视频传输 4 节省有限的能量资源 并对其进行有效利用 以及均衡全网的能量分配才能有效地提高网络生存时间 构建一个强健的网络 信道接入的公平性 信道接入的公平性问题 就是期望所有的节点以均等的机会访问信道 信道的公平访问起着关键作用的是退避算法 隐藏终端与暴露终端问题 隐藏终端的存在会造成接收节点处的报文冲突 降低了信道的利用率 暴露终端的存在不会造成报文冲突 但是会引入不必要的延迟 所以在设计MAC协议时必须要尽量解决隐藏终端和暴露终端问题 1 MACA协议2 DBTMA协议3 MACAW协议4 FAMA协议5 IEEE802 11协议6 MACA BI协议 MAC协议中的跨层设计 目的是为了使得网络性能在某一个或几个方面得到优化
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