移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)綜述(共5頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課程名：自組織通信學(xué)期：2013-2014學(xué)年第二學(xué)期年級(jí)：2013級(jí)姓名：黃莉婷學(xué)號(hào)：移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)綜述 2001 年以前，Ad Hoc 還只是一個(gè)在很少一部分實(shí)驗(yàn)室里討論的概念。但 3 年后的現(xiàn)在，自組織網(wǎng)絡(luò) Ad Hoc 已成了從事無(wú)線通信技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的人不得不去了解的技術(shù) 因?yàn)镸ANET 已被認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)通信技術(shù)的核心組成部分之一。移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)(Mobile Ad Hoc Network: MANET)出現(xiàn)之初指的是一種小型無(wú)線局域網(wǎng)。這種小型局域網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)之間不需要經(jīng)過(guò)基站或其它管理控制設(shè)備就可以直接實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。而且當(dāng)兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)之間由于功率

2、或其它原因?qū)е聼o(wú)法實(shí)現(xiàn)鏈路直接連接時(shí)，網(wǎng)內(nèi)其它節(jié)點(diǎn)可以幫助中繼信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的相互通信。作為移動(dòng)通信的一種基本組網(wǎng)模式，移動(dòng)Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的蜂窩技術(shù)的根本區(qū)別在于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間的通信是在沒(méi)有固定基礎(chǔ)設(shè)施(例如基站或路由器)支持的條件下進(jìn)行的。系統(tǒng)支持動(dòng)態(tài)配置和動(dòng)態(tài)流控，所有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也都是分布式的。由于這類(lèi)網(wǎng)絡(luò)的組織和控制并不依賴(lài)于某些重要的節(jié)點(diǎn)，所以它們?cè)试S節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障、離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)或加入網(wǎng)絡(luò)。也就是說(shuō)每一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)自己的需要在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)隨意移動(dòng)，而無(wú)須考慮如何維護(hù)與其他實(shí)體的通信連接。因此具備動(dòng)態(tài)搜索、定位和恢復(fù)連接能力是這類(lèi)網(wǎng)絡(luò)得以實(shí)現(xiàn)的基本要求。具體說(shuō)來(lái)，無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施

3、需求的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò) MANET 有著下面一些主要特征： 分布式自組管理與控制；物理通信鏈路是帶寬受約束的無(wú)線鏈路；物理拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化；功耗是重要的約束條件（由于無(wú)線移動(dòng)）；物理安全性有限（無(wú)線信道的開(kāi)放性造成）。下面將從幾方面討論移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的概況。1、 移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的理論研究 自組織網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行不能依賴(lài)于任何預(yù)設(shè)的固定網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。結(jié)點(diǎn)可以隨意移動(dòng)，可以在沒(méi)有或不便利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的情況下提供一種通信支撐環(huán)境。自組織網(wǎng)絡(luò)可以分成兩種結(jié)構(gòu)：平面結(jié)構(gòu)和分級(jí)結(jié)構(gòu)。平面結(jié)構(gòu)中，所有結(jié)點(diǎn)的地位平等，所以又稱(chēng)為對(duì)等式結(jié)構(gòu)。而分級(jí)結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)被劃分為簇。每個(gè)簇由一個(gè)簇頭和多個(gè)成員節(jié)點(diǎn)組成。簇頭

4、結(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)簇間業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)發(fā)。根據(jù)不同的硬件配置，分級(jí)結(jié)構(gòu)又可以分為單頻分級(jí)和多頻分級(jí)兩種。單頻率分級(jí)網(wǎng)絡(luò)只有一個(gè)通信頻率，所有結(jié)點(diǎn)使用同一個(gè)頻率通信。為了實(shí)現(xiàn)簇頭之間的通信，需要有網(wǎng)關(guān)結(jié)點(diǎn)（同時(shí)屬于兩個(gè)或多個(gè)簇的結(jié)點(diǎn)）的支持。簇頭和網(wǎng)關(guān)形成了高一級(jí)的網(wǎng)絡(luò)，稱(chēng)為虛擬骨干。而在多頻率分級(jí)網(wǎng)絡(luò)中，不同級(jí)采用不同的通信頻率。低級(jí)結(jié)點(diǎn)的通信范圍較小，而高級(jí)結(jié)點(diǎn)要覆蓋較大的范圍。高級(jí)的結(jié)點(diǎn)同時(shí)處于多個(gè)級(jí)中，有多個(gè)頻率，用不同的頻率實(shí)現(xiàn)不同級(jí)的通信。兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)中，簇頭結(jié)點(diǎn)有兩個(gè)頻率。頻率 1用于簇頭與簇成員的通信。而頻率2用于簇頭之間的通信。在平面結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)結(jié)點(diǎn)都需要知道到達(dá)其它所有結(jié)點(diǎn)的路由。由于結(jié)點(diǎn)的移動(dòng)

5、性，維護(hù)這些動(dòng)態(tài)變化的路由信息需要大量的控制消息。網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越大，路由維護(hù)和網(wǎng)絡(luò)管理的開(kāi)銷(xiāo)就越大，網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)充性較差。分級(jí)結(jié)構(gòu)克服了平面結(jié)構(gòu)可擴(kuò)充性差的缺點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不受限制。分級(jí)結(jié)構(gòu)中，簇頭的功能相對(duì)較強(qiáng)，而普通節(jié)點(diǎn)的功能比較簡(jiǎn)單，基本上不需要維護(hù)路由。這大大減少了網(wǎng)絡(luò)中路由控制信息的數(shù)量。此外，分級(jí)結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性管理和保障通信業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。因此，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大并需要提供一定的服務(wù)質(zhì)量保障時(shí)宜采用分級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。對(duì)于新的移動(dòng) Ad Hoc 通信網(wǎng)絡(luò)，從移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的角度，我們需要做好頂層設(shè)計(jì)，使移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與固定/機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)能夠無(wú)縫地互聯(lián)互通。加強(qiáng)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使陸?？粘蔀橐惑w，

6、因而用戶(hù)可以在更大的范圍、容量和移動(dòng)速度上實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。2、 移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量與安全 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)一方面作為自治系統(tǒng)，有自身特殊的路由協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)制；另一方面作為互聯(lián)網(wǎng)在無(wú)線和移動(dòng)范疇的擴(kuò)展和延伸，它又必須能夠提供到互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)縫的接入機(jī)制。當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)可以在一定程度上保證綜合業(yè)務(wù)傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量。近年來(lái)隨著多媒體應(yīng)用的普及和 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)在商業(yè)應(yīng)用的進(jìn)展，人們很自然地會(huì)產(chǎn)生在 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)上傳送綜合業(yè)務(wù)的需求，并且希望能像固定的有線網(wǎng)絡(luò)一樣為不同業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量提供保障。因此Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)對(duì) QoS 保障的支持顯得越來(lái)越迫切和重要。但是與固定的有線網(wǎng)絡(luò)不同，在Ad

7、 Hoc網(wǎng)絡(luò)中提供 QoS 支持將面臨許多不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的新問(wèn)題和挑戰(zhàn)。與其它通信網(wǎng)絡(luò)一樣，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)質(zhì)量保證也是個(gè)系統(tǒng)性問(wèn)題，不同層都要提供相應(yīng)的機(jī)制。其實(shí)現(xiàn)至今仍是一個(gè)待解決的問(wèn)題。除了服務(wù)質(zhì)量，安全也是自組織網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)大問(wèn)題。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)之一就是安全性較差，易受竊聽(tīng)和攻擊。因此，需要研究適用于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的安全體系結(jié)構(gòu)和安全技術(shù)。目前在安全方面主要集中 WEP（Wired Equivalent Privacy 等效于有線加密）、WEP1 密碼協(xié)議安全性分析與攻擊方法的研究、消息認(rèn)證和完整性技術(shù)研究等幾個(gè)方面。3、 移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用自組織網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用主要包括

8、以下幾個(gè)方面，移動(dòng)會(huì)議、家庭網(wǎng)、緊急服務(wù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、個(gè)人域網(wǎng)絡(luò)、軍事無(wú)線通信、以及其他商業(yè)應(yīng)用，如未來(lái)裝備 Ad Hoc 收發(fā)設(shè)備的機(jī)場(chǎng)預(yù)約和登機(jī)系統(tǒng)可以自動(dòng)地與乘客攜帶的個(gè)人無(wú)線 Ad Hoc 設(shè)備通信，完成目前的換登機(jī)牌等手續(xù)。如商場(chǎng)內(nèi)商品 RF 標(biāo)簽，廉價(jià)的 RF 標(biāo)簽可以通過(guò)無(wú)線接口由 Ad Hoc 設(shè)備動(dòng)態(tài)刷新。顧客若攜帶手持無(wú)線設(shè)備可以很容易地找到某種商品和價(jià)格。這種設(shè)備已由 NCR 公司生產(chǎn)。 圖：移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用4、 移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的研究方向 針對(duì)目前自組織網(wǎng)絡(luò)的研究熱點(diǎn)與存在的突出問(wèn)題，在未來(lái)自組織網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展與試驗(yàn)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1）加強(qiáng)技術(shù)研究，探索技術(shù)

9、方向，尋求技術(shù)突破，為大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用時(shí)代的到來(lái)做準(zhǔn)備。對(duì)超前市場(chǎng)的新技術(shù)，企業(yè)投資研發(fā)的力度一般都很小，這時(shí)候要充分發(fā)揮政府對(duì)新技術(shù)新業(yè)務(wù)的引導(dǎo)作用，設(shè)置專(zhuān)項(xiàng)課題進(jìn)行資金支持。目前我國(guó)“八六三”計(jì)劃中已經(jīng)連續(xù)兩年設(shè)置了“自組織網(wǎng)絡(luò)”的研究課題，但是通過(guò)課題指南和項(xiàng)目批復(fù)來(lái)看，項(xiàng)目支持的技術(shù)方向并不明確。以后應(yīng)該加強(qiáng)Adhoc網(wǎng)絡(luò)安全、服務(wù)質(zhì)量、與其他網(wǎng)絡(luò)融合、與RFID結(jié)合等方面的支持力度，對(duì)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行聚焦，爭(zhēng)取在這些核心問(wèn)題上取得突破。在技術(shù)研發(fā)過(guò)程中，需要通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、產(chǎn)業(yè)政策等手段加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研等方面相結(jié)合的力度，鼓勵(lì)結(jié)成戰(zhàn)略聯(lián)盟，提倡聯(lián)合攻關(guān)，聯(lián)合資助，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，加快科研成果

10、的生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化速度和質(zhì)量。在國(guó)內(nèi)啟動(dòng)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究制定工作（包括應(yīng)用場(chǎng)景、技術(shù)需求、體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵模塊、組網(wǎng)方式、檢測(cè)試驗(yàn)等方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)），積極參與相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。（2）加強(qiáng)Adhoc網(wǎng)絡(luò)安全保障機(jī)制的研究，解決安全隱患，消除用戶(hù)使用顧慮。安全性是決定Adhoc網(wǎng)絡(luò)潛能能否得到充分發(fā)揮的關(guān)鍵。由于不依賴(lài)固定基礎(chǔ)設(shè)施，相對(duì)于固定IP網(wǎng)絡(luò)，Adhoc網(wǎng)絡(luò)更易受到各種安全威脅和攻擊，而且傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全解決方案不能直接應(yīng)用于Adhoc網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)存的用于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的大多協(xié)議和提案也沒(méi)有很好地解決安全問(wèn)題。因此，要加強(qiáng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)安全保障機(jī)制的研究，消除產(chǎn)業(yè)化道理上的關(guān)鍵障礙。（3）尋找Adhoc網(wǎng)絡(luò)與其他通信網(wǎng)絡(luò)的融合之路，探索新的商業(yè)模式。在網(wǎng)絡(luò)融合的發(fā)展趨勢(shì)下，封閉的Adhoc網(wǎng)絡(luò)只有與其他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通才能發(fā)揮更大的作用。因此，要加強(qiáng)Adhoc網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)絡(luò)，3G，4G，UWB等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的融合方式的研究。隨著具有自組織特性的網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越多（如P2P網(wǎng)絡(luò)、分布動(dòng)態(tài)路由協(xié)議等），要加強(qiáng)對(duì)這些網(wǎng)絡(luò)內(nèi)在自組織機(jī)制和特性的研究，爭(zhēng)取形成新的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論，從而對(duì)未來(lái)承載網(wǎng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)的發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。要加強(qiáng)Adhoc網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景與應(yīng)用需求的研究，重點(diǎn)研究Adhoc網(wǎng)絡(luò)如何