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無(wú)中心自組網(wǎng)系統概述和應用

文章來(lái)源：思邁奧人氣：8008發(fā)表時(shí)間：2019-09-26【小中大】

       自組網(wǎng)是一種移動(dòng)通信和計算機網(wǎng)絡(luò )相結合的網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )的信息交換采用計算機網(wǎng)絡(luò )中的分組交換機制，用戶(hù)終端是可以移動(dòng)的便攜式終端，自組網(wǎng)中每個(gè)用戶(hù)終端都兼有路由器和主機兩種功能。作為主機，終端需要運行各種面向用戶(hù)的應用程序，如編輯器、瀏覽器等；作為路由器，終端需要運行相應的路由協(xié)議，根據路由策略和路由表完成數據分組的轉發(fā)和路由維護工作，故要求節點(diǎn)實(shí)現合適的路由協(xié)議。自組網(wǎng)路由協(xié)議的目標是快速、準確和高效，要求在盡可能短的時(shí)間內查找到準確可用的路由信息，并能適應網(wǎng)絡(luò )拓撲的快速變化，同時(shí)減小引入的額外時(shí)延和維護路由的控制信息，降低路由協(xié)議的開(kāi)銷(xiāo)，以滿(mǎn)足移動(dòng)終端計算能力、儲存空間以及電源等方面的限制。


 
 
       1概述  自組網(wǎng)是一種移動(dòng)通信和計算機網(wǎng)絡(luò )相結合的網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )的信息交換采用計算機網(wǎng)絡(luò )中的分組交換機制，用戶(hù)終端是可以移動(dòng)的便攜式終端，自組網(wǎng)中每個(gè)用戶(hù)終端都兼有路由器和主機兩種功能。作為主機，終端需要運行各種面向用戶(hù)的應用程序，如編輯器、瀏覽器等；作為路由器，終端需要運行相應的路由協(xié)議，根據路由策略和路由表完成數據分組的轉發(fā)和路由維護工作，故要求節點(diǎn)實(shí)現合適的路由協(xié)議。自組網(wǎng)路由協(xié)議的目標是快速、準確和高效，要求在盡可能短的時(shí)間內查找到準確可用的路由信息，并能適應網(wǎng)絡(luò )拓撲的快速變化，同時(shí)減小引入的額外時(shí)延和維護路由的控制信息，降低路由協(xié)議的開(kāi)銷(xiāo)，以滿(mǎn)足移動(dòng)終端計算能力、儲存空間以及電源等方面的限制。
 
　　目前無(wú)中心自組網(wǎng)路由協(xié)議的設計主要有三種思路：1)修改現有的常規路由協(xié)議，使其能夠適應自組網(wǎng)的需要，如DSDV (Destination Sequenced Distance Vector)協(xié)議就是通過(guò)修改常見(jiàn)的RIP協(xié)議得來(lái)；2)采用按需發(fā)現的路由原則，不通過(guò)周期性廣播路由信息來(lái)維持路由表，僅當需要建立路由時(shí)才發(fā)出請求以建立路由，從而有效地減少對網(wǎng)絡(luò )資源的消耗，典型的有動(dòng)態(tài)源路由(DSR)、AODV (Ad-hocOn-demand Distance Vector)等；3)基于服務(wù)質(zhì)量(QoS)的路由，節點(diǎn)根據收集到的網(wǎng)絡(luò )資源情況(而不是通常的跳數)選擇一條最有可能滿(mǎn)足用戶(hù)QoS要求的路由，如LS-QoS (LinkState-QoS)協(xié)議。
 
　　表驅動(dòng)的路由協(xié)議適合于常規有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，但對無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)來(lái)說(shuō)，由于網(wǎng)絡(luò )自身存在的諸多限制，周期性廣播控制信息分組會(huì )大量消耗網(wǎng)絡(luò )帶寬，維護路由表會(huì )大量消耗移動(dòng)終端的資源，拓撲結構的快速變化會(huì )使很多路由信息很快變得過(guò)時(shí)，造成資源的浪費。即使將表驅動(dòng)協(xié)議針對無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)進(jìn)行改動(dòng)，仍然在很大程度上存在這個(gè)問(wèn)題。相比之下，按需路由協(xié)議更能適應自組網(wǎng)拓撲結構快速變化的特點(diǎn)。
 
　　目前流行的幾種典型按需路由協(xié)議中，DSR使用了源路由的機制，要求在每一個(gè)數據包頭部包含完整的路徑信息，大大增加了路由協(xié)議的開(kāi)銷(xiāo)，且斷鏈發(fā)生需要重建路由時(shí)，需要將斷鏈信息發(fā)回源節點(diǎn)，由源節點(diǎn)重新發(fā)起路由發(fā)現過(guò)程，帶來(lái)了很大的延遲。AODV協(xié)議使用逐跳轉發(fā)機制解決了這個(gè)問(wèn)題，但它需要使用周期性的Hello信息來(lái)維持節點(diǎn)之間的連接狀態(tài)，增加了開(kāi)銷(xiāo)，而且在發(fā)生斷鏈時(shí)，則采用和DSR同樣的方式進(jìn)行重建路由。TORA協(xié)議除了自身的開(kāi)銷(xiāo)大外，還需要特殊硬件提供支持，如GPS設備提供全網(wǎng)節點(diǎn)的時(shí)間同步功能，并需要數據和控制兩個(gè)獨立的無(wú)線(xiàn)信道，其應用局限較大。
 
        2起源 自組網(wǎng)的原型是美國早在1968年建立的ALOHA網(wǎng)絡(luò )和之后于1973提出的PR(Packet Radio)網(wǎng)絡(luò )。ALOHA網(wǎng)絡(luò )需要固定的基站，網(wǎng)絡(luò )中的每一個(gè)節點(diǎn)都必須和其它所有節點(diǎn)直接連接才能互相通信，是一種單跳網(wǎng)絡(luò )。直到PR網(wǎng)絡(luò )，才出現了真正意義上的多跳網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )中的各個(gè)節點(diǎn)不需要直接連接，而是能夠通過(guò)中繼的方式，在兩個(gè)距離很遠而無(wú)法直接通信的節點(diǎn)之間傳送信息。PR網(wǎng)絡(luò )被廣泛應用于軍事領(lǐng)域。IEEE在開(kāi)發(fā)802.11標準時(shí)，提出將PR網(wǎng)絡(luò )改名為AdHoc網(wǎng)絡(luò )，也即今天我們常說(shuō)的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò )。
 
       3特點(diǎn)  移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò )能夠利用移動(dòng)終端的路由轉發(fā)功能，在無(wú)基礎設施的情況下進(jìn)行通信，從而彌補了無(wú)網(wǎng)絡(luò )通信基礎設施可使用的缺陷。自組網(wǎng)技術(shù)為計算機支持的協(xié)同工作系統提供了一種解決途徑，主要特點(diǎn)有：
 
(1)網(wǎng)絡(luò )拓撲結構動(dòng)態(tài)變化
 
　　在移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò )中，由于用戶(hù)終端的隨機移動(dòng)、節點(diǎn)的隨時(shí)開(kāi)機和關(guān)機、無(wú)線(xiàn)發(fā)信裝置發(fā)送功率的變化、無(wú)線(xiàn)信道間的相互干擾以及地形等綜合因素的影響，移動(dòng)終端間通過(guò)無(wú)線(xiàn)信道形成的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構隨時(shí)可能發(fā)生變化，而且變化的方式和速度都是不可預測的。
 
(2)自組織無(wú)中心網(wǎng)絡(luò )
 
　　移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò )沒(méi)有嚴格的控制中心，所有節點(diǎn)的地位是平等的，是一種對等式網(wǎng)絡(luò )。節點(diǎn)能夠隨時(shí)加入和離開(kāi)網(wǎng)絡(luò )，任何節點(diǎn)的故障都不會(huì )影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的運行，具有很強的抗毀性。
 
(3)多跳網(wǎng)絡(luò )
 
　　由于移動(dòng)終端的發(fā)射功率和覆蓋范圍有限，當終端要與覆蓋范圍之外的終端進(jìn)行通信時(shí)，需要利用中間節點(diǎn)進(jìn)行轉發(fā)。值得注意的是，與一般網(wǎng)絡(luò )中的多跳不同，無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)中的多跳路由是由普通節點(diǎn)共同協(xié)作完成的，而不是由專(zhuān)門(mén)的路由設備完成的。
 
(4)無(wú)線(xiàn)傳輸帶寬有限
 
　　無(wú)線(xiàn)信道本身的物理特性決定了移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò )的帶寬比有線(xiàn)信道要低很多，而競爭共享無(wú)線(xiàn)信道產(chǎn)生的碰撞、信號衰減、噪音干擾及信道干擾等因素使得移動(dòng)終端的實(shí)際帶寬遠遠小于理論值。
 
(5)移動(dòng)終端的局限性
 
　　自組織網(wǎng)絡(luò )中的移動(dòng)終端(如筆記本電腦、手機等)具有靈巧、輕便、移動(dòng)性好等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)其電源有限、內存小、CPU性能低等限制，使得我們在開(kāi)發(fā)應用程序時(shí)，需要考慮這些因素。 深圳安視源-專(zhuān)業(yè)自組網(wǎng)系統。

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