无线自组网-1.pptVIP

内容 概述 体系结构 Ad Hoc网络路由 服务质量和能量意识 基础知识概述：自组网的节点结构 主机+路由器+无线收发装置=》网络节点 主机：运行应用程序,完成数据处理等功能 路由器：运行路由协议，完成路由选择、转发分组等功能 无线收发装置：完成数据传输功能 网络结构 平面结构 所有节点地位平等 层次结构 网络被划分为簇（Cluster） 每个簇由簇首节点(Cluster Head)和簇成员节点(Cluster Member)构成 簇首节点可形成更高一级的网络 平面结构 层次结构 平面结构和层次结构比较 平面结构 层次结构 完全分布式的网络 多个簇组成的网络 所有节点的地位是平等的 节点被分为簇首和簇成员 簇首预先指定或者由选择算法产生 不存在网络瓶颈 可存在多条路径 网络健壮性好 簇首节点可能成为网络瓶颈 到簇外的通信都须通过簇首节点进行 可扩展性差 每个节点都需要知道到达所有其它节点的路由 适用于中小规模的网络 可扩展性好 簇内路由信息局部化 适用于大规模网络 网络协议栈 基于TCP/IP体系结构 与Internet互联 传统路由协议需要修改，以适应网络拓扑结构动态变化 传输层实现适应于无线网络的端到端可靠服务 Ad Hoc网络多用于能量受限的环境，能量管理尤为重要，因此各层都定义相应的节能机制 可选功能 Ad Hoc网络中的跨层设计 严格分层的体系结构(OSI参考模型，TCP/IP模型) 协议的设计缺乏足够的适应性，不能满足Ad Hoc网络动态变化的需求，特别是在能量或者QoS等约束条件下 跨层体系结构 任意层之间能够进行信息交互协作 在动态环境下，根据能量或者QoS等约束条件自适应调节 避免重复的功能，减少开销 减少反应时间，快速适应网络动态变化 自组网络涉及的关键技术 路由协议 MAC协议（媒介访问控制协议） 自组网络中网络与信息的安全性 QOS保证框架与技术 功率控制与管理技术等 QOS保证 QOS就是网络为用户传送端到端数据时必须满足的一套可测量的预先定义的基于端到端性能的服务属性。 无线网络主要面临以下问题： 链路质量难以预测 链路带宽难以预测 分布式控制难度较大 网络拓扑变化难以预测 QOS保证 QOSMAC的工作应该包括： 支持有优先级的介质在竞争中优先接入 支持较高的网络的吞吐量 支持可靠的单播传输 提供可靠的资源预留 提供及时的限时接入 功率控制与管理 功率控制与管理主要包括: 控制发送功率的大小 管理节点的工作状态 必要性：发送功率的大小影响节点的能耗和传输距离的远近，也影响无线资源的空间复用性 节点有两种状态：激活状态和非激活状态 激活 状态：节点正在发送或接收数据的状态 非激活状态：节点空闲但有可能在侦听信道的使用状况，监听时节点接收机的部分功能模块还在工作 功率控制与管理 功率控制和管理需主要考虑的问题： 降低能耗，尽量延长节点和网络的寿命 在保证网络联通性的前提下，降低发射功率，使无线资源的空间复用性增大，达到使网络累计吞吐量最大的目的 移动节点的能耗=与通信相关的能耗+与通信无关的能耗 与通信无关的能耗占大约总消耗量的一半。 电池有限，使节能成为自组网络的设计的最为重要的目标之一，它影响整个网络的寿命。 研究热点：状态控制、MAC层功率控制、功率意识路由协议和拓扑控制。 节点状态控制的基本思想： 尽量让节点处于休眠状态以降低能耗 MAC层功率控制的基本思想： 通过功率探测过程来获得发送数据所需的最小功率，然后以最小功率发送。 效果： 节能且增大信道资源的空间复用率。(？？) 功率控制与管理 自组网络中网络与信息安全 自组网的脆弱性： 无线链路（广播式传播信息） 无基础设施的分布式网络（处理能力低下） 动态变化的网络（身份识别？） 节点的特性（资源等匮乏） 自组网络中网络与信息安全 传统安全机制已经不适应自组网络： 传统的加密及认证机制无法实现（缺乏足够的物理保护、没有中心节点、节点计算能力低下等原因造成） 传统的基于数据库、文件系统等静态配置的网络安全方案不再适用（由于拓扑结构、成员数量、信任关系、网络中产生和传输的数据都是动态的） 传统的防火墙无从部署（网络边界模糊） 其它，如机密性、完整性、有效性、身份认证和不可否认性等问题 无线网络典型应用 军事应用 灾后紧急救援 无线传感器网络 无线局域网络 车辆之间的通信 移动办公 家庭局域网络 1. 军事应用领域案例 1.战术互联网 可以实行军车之间、士兵之间、士兵与军车之间的信息通讯，以保证集中统一指挥、协调作战（如穿戴计算机系统） 美军的近期数字电台和互联网控制器等主要通信设备都使用了ad hoc网络技术 2.小单元操作/环境感知系统 由士兵感知协同系统、士兵战术合作设备和中继组