第6章 移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)

1、第六章 移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)6.1 MANET概述6.2 MANET協(xié)議設(shè)計(jì)6.3 MANET路由6.4 MANET功率控制參考資料nIETF Mobile Ad-hoc Networks (MANET) Working Groupn/html.charters/manet-charter.htmlnS. Corson, J. Macher, Mobile Ad hoc Networking (MANET): Routing Protocol Performance Issues and Evaluation Considerations, RFC 2501, J

2、anuary 1999nC. Perkins, E. Belding-Royer, et al., Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing, RFC 3561, July 2003nDavid B. Johnson, et al., The Dynamic Source Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks (DSR), draft-ietf-manet-dsr-10.txt, July 2004nI. Chakeres, C. Perkins, Dynamic MANET On-dema

3、nd (DYMO) Routing, draft-ietf-manet-dymo-06.txt, October 2006nT. Clausen, et al., Optimized Link State Routing Protocol (OLSR), RFC 3626, October 2003nR. Ogier, et al., Topology Dissemination Based on Reverse-Path Forwarding (TBRPF), RFC 3684, February 2004 nS. Basagni et al, Mobile Ad Hoc Networkin

4、g, IEEE Press (John Wiley & Sons), 20046.1 移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)（Mobile Ad hoc NETwork, MANET）概述n移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)由一組無(wú)線(xiàn)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成，是一種不需要依靠現(xiàn)有固定通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的、能夠迅速展開(kāi)使用的網(wǎng)絡(luò)體系，所需人工干預(yù)最少，是沒(méi)有任何中心實(shí)體、自組織、自愈的網(wǎng)絡(luò)。n各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相互協(xié)作、通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路進(jìn)行通信、交換信息，實(shí)現(xiàn)信息和服務(wù)的共享。n網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠動(dòng)態(tài)地、隨意地、頻繁地進(jìn)入和離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，而常常不需要事先示警或通知，而且不會(huì)破壞網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)的通信。蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)n移動(dòng)終端和固定基站互相通信n移動(dòng)終端不具備

5、路由功能n基站負(fù)責(zé)路由和交換功能基站充當(dāng)接入有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)nWLANn移動(dòng)節(jié)點(diǎn)配備無(wú)線(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)卡n移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)接入點(diǎn)與固定網(wǎng)絡(luò)連接nWLAN工作在鏈路層，對(duì)網(wǎng)絡(luò)層透明n對(duì)網(wǎng)絡(luò)層來(lái)說(shuō)WLAN是一個(gè)單跳網(wǎng)絡(luò)WLAN移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的需求n特殊環(huán)境（空曠）n災(zāi)難(地震、水災(zāi)、強(qiáng)風(fēng)暴)n科學(xué)考察/探險(xiǎn)/軍事戰(zhàn)場(chǎng)n接入網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商所需的時(shí)間和成本n現(xiàn)有服務(wù)和架構(gòu)的性能或者能力n用戶(hù)可遠(yuǎn)離網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施而保持與網(wǎng)絡(luò)的連接移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的起源n源自軍事領(lǐng)域n20世紀(jì)70年代分組無(wú)線(xiàn)網(wǎng)（PRNET）n戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的數(shù)據(jù)通信戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的數(shù)據(jù)通信n1983年的抗毀自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)（SURAN）n支持大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)支持大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)n適應(yīng)戰(zhàn)場(chǎng)快速變

6、化環(huán)境需要的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議適應(yīng)戰(zhàn)場(chǎng)快速變化環(huán)境需要的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議n1994年的全球移動(dòng)信息系統(tǒng)（GloMo）n滿(mǎn)足軍事應(yīng)用需要的、可快速展開(kāi)、高抗毀性的移滿(mǎn)足軍事應(yīng)用需要的、可快速展開(kāi)、高抗毀性的移動(dòng)信息系統(tǒng)動(dòng)信息系統(tǒng)nIEEE802.11首次提出“ad hoc”nIETF1997年成立MANET工作組nIRTF（互聯(lián)網(wǎng)研究工作組）（互聯(lián)網(wǎng)研究工作組）在2003成立了ANS 研究組移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)n移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)/多跳無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)n由一組帶有無(wú)線(xiàn)通信收發(fā)裝置的移動(dòng)終端節(jié)點(diǎn)組成 Wi-Fi Direct標(biāo)準(zhǔn)是指允許無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備無(wú)需通過(guò)無(wú)線(xiàn)路由器即可相互連接。與藍(lán)牙技術(shù)類(lèi)似，這種標(biāo)準(zhǔn)允

7、許無(wú)線(xiàn)設(shè)備以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)形式互連，而且在傳輸速度與傳輸距離方面則比藍(lán)牙有大幅提升。n網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)終端可以自由移動(dòng)、地位相等n是一個(gè)多跳、臨時(shí)、無(wú)中心網(wǎng)絡(luò)n不需要現(xiàn)有信息基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的支持n可以在任何時(shí)候、任何地點(diǎn)快速構(gòu)建 ad hoc:for the specific purpose onlyMANET特點(diǎn)n具備移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)n網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化n無(wú)中心網(wǎng)絡(luò)的自組性n多跳組網(wǎng)方式n有限的無(wú)線(xiàn)傳輸帶寬(根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的不同)n移動(dòng)終端的自主性n安全性差n網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性不強(qiáng)n存在單向的無(wú)線(xiàn)信道n生存時(shí)間短MANET與傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)n與常規(guī)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)比較n不需要網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施支持n不依賴(lài)基站進(jìn)行通

8、信n分組交換機(jī)制n數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)為主n拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化MANET與固定網(wǎng)絡(luò)n與傳統(tǒng)固定網(wǎng)絡(luò)比較n固定網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)位置基本不變n固定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜nad hoc網(wǎng)絡(luò)規(guī)模相對(duì)較小nad hoc網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單nad hoc網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)快速變化MANET與其他無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)n與分組無(wú)線(xiàn)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、比較n單跳與多跳n研究重點(diǎn)不同n主要研究?jī)?nèi)容是在網(wǎng)絡(luò)的物理層和DLn通信模式不同n移動(dòng)終端的所有通信都要經(jīng)過(guò)接入點(diǎn)進(jìn)行 應(yīng)用案例應(yīng)用案例n2000年2003年，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究規(guī)劃署（DARPA）資助了一項(xiàng)名為“自愈式雷場(chǎng)系統(tǒng)”的研究項(xiàng)目，系統(tǒng)采用智能化的移動(dòng)反坦克地雷陣來(lái)挫敗敵人對(duì)地雷防線(xiàn)的突破。

9、n地雷都配備了無(wú)線(xiàn)通信和自組織聯(lián)網(wǎng)模塊，通過(guò)某種方式散布(飛機(jī)、導(dǎo)彈等)，組成自組織網(wǎng)絡(luò)。n地雷陣遭到敵方的坦克突破之后，各個(gè)地雷節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳遞拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化的信息，然后各節(jié)點(diǎn)通過(guò)自動(dòng)彈跳功能迅速自愈，使通信網(wǎng)絡(luò)重新連通，形成新一輪的地雷陣。n如此反復(fù)，直到系統(tǒng)無(wú)法重構(gòu)為止再全部自行引爆。n作用：限制敵軍機(jī)動(dòng)能力，延緩敵軍進(jìn)攻或撤退速度，在一定時(shí)間內(nèi)封鎖特定領(lǐng)域。n2003年， “無(wú)所不在的跳蚤市場(chǎng)”的應(yīng)用n在“無(wú)所不在的跳蚤市場(chǎng)”中，每個(gè)用戶(hù)既是買(mǎi)方又是賣(mài)方，他們將自己需要購(gòu)買(mǎi)或者想要拋售的商品信息注冊(cè)到MANET便攜設(shè)備的相應(yīng)存儲(chǔ)區(qū)域。n在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，MANET設(shè)備通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信

10、模塊和周?chē)墓?jié)點(diǎn)取得聯(lián)系，進(jìn)行匹配掃描。當(dāng)掃描到條件匹配的買(mǎi)賣(mài)雙方時(shí)，便攜設(shè)備就會(huì)報(bào)警通知用戶(hù)對(duì)方節(jié)點(diǎn)的信息，從而買(mǎi)賣(mài)雙方可以啟動(dòng)相應(yīng)的處理程序進(jìn)行實(shí)物交易6.2 MANET協(xié)議設(shè)計(jì)nMAC層在移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)移動(dòng)、無(wú)線(xiàn)信道脆弱、缺乏中心協(xié)調(diào)機(jī)制是在設(shè)計(jì)MAC協(xié)議時(shí)必須仔細(xì)考慮的問(wèn)題。 Ad Hoc MAC協(xié)議分類(lèi)協(xié)議分類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)協(xié)議(Contention Protocol)分配協(xié)議(Allocation Protocol )競(jìng)爭(zhēng)協(xié)議和分配協(xié)議的組合協(xié)議(也稱(chēng)混合協(xié)議(Hybrid Protocol)。 競(jìng)爭(zhēng)類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)類(lèi)MAC協(xié)議協(xié)議1ALOHA協(xié)議2載波偵聽(tīng)多址訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議(CSMA)3基于

11、控制分組握手的訪(fǎng)問(wèn)控制協(xié)議(1)多址訪(fǎng)問(wèn)與碰撞回避(MACA)協(xié)議(2)MACAW協(xié)議(3)FAMA協(xié)議(4)IEEE 802.11 MAC協(xié)議(5)MACA-BI協(xié)議分配類(lèi)協(xié)議分配類(lèi)協(xié)議 兩種截然不同的分配協(xié)議是靜態(tài)分配協(xié)議(Static Allocation Protocol)和動(dòng)態(tài)分配協(xié)議Dynamic Allocation Protocol)，其區(qū)別在于計(jì)算傳輸時(shí)間安排的方法不同。靜態(tài)分配協(xié)議使用集中式傳輸時(shí)間安排算法，該算法事先為每個(gè)節(jié)點(diǎn)靜態(tài)地分配一個(gè)固定的傳輸時(shí)間安排。這種傳輸時(shí)間安排等效于以太網(wǎng)接口卡的MAC地址分配。（缺點(diǎn)？）動(dòng)態(tài)分配協(xié)議使用分布式傳輸時(shí)間安排算法，該算法按需地

12、計(jì)算傳輸時(shí)間安排?；旌项?lèi)協(xié)議混合類(lèi)協(xié)議1.混合時(shí)分多址訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議(HTDMA)2.TDMA和CSMA的混合協(xié)議3.ADAPT協(xié)議4.ABROAD協(xié)議5.AGENT協(xié)議6.Meta-協(xié)議Ad Hoc的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)n集中式控制結(jié)構(gòu)：n普通節(jié)點(diǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，中心控制節(jié)點(diǎn)設(shè)備復(fù)雜，有較強(qiáng)的處理能力，負(fù)責(zé)路由和實(shí)施流量控制。n分布式控制結(jié)構(gòu)：n平面結(jié)構(gòu)n分級(jí)結(jié)構(gòu)n平面結(jié)構(gòu)的ad hocn適應(yīng)于中小規(guī)模的ad hoc網(wǎng)絡(luò)n分級(jí)結(jié)構(gòu)的ad hoc網(wǎng)絡(luò)n網(wǎng)絡(luò)劃分為一到多個(gè)簇，每個(gè)簇由一個(gè)簇頭和多個(gè)簇成員構(gòu)成；n簇頭形成高一級(jí)的網(wǎng)絡(luò)，又可以在分簇，再組成更高一級(jí)的網(wǎng)絡(luò)；n簇頭可以指定，也可以由算法產(chǎn)生；l分級(jí)結(jié)

13、構(gòu)的分級(jí)結(jié)構(gòu)的ad hocn分級(jí)結(jié)構(gòu)ad hoc優(yōu)點(diǎn)：n良好的可擴(kuò)充性，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不受限制；n使路由信息局部化， 減少路由協(xié)議的開(kāi)銷(xiāo)；n節(jié)點(diǎn)定位比平面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 l分級(jí)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：n簇頭的選舉算法增加了計(jì)算復(fù)雜性；n簇頭可能成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸。移動(dòng)移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層1 Ad Hoc路由協(xié)議分類(lèi)路由協(xié)議分類(lèi)n根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)獲取路由信息的方法來(lái)對(duì)移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的路由算法進(jìn)行分類(lèi)n表格驅(qū)動(dòng)類(lèi)路由協(xié)議(又稱(chēng)主動(dòng)式路由協(xié)議) n源節(jié)點(diǎn)初始化按需驅(qū)動(dòng)類(lèi)路由協(xié)議(又稱(chēng)反應(yīng)式路由協(xié)議) n根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)使用的、用于計(jì)算優(yōu)先路由的信息類(lèi)型來(lái)對(duì)路由算法進(jìn)行分類(lèi) n鏈路狀態(tài)算法n距離矢量算法 主動(dòng)式

14、路由協(xié)議主動(dòng)式路由協(xié)議1.帶目的地序列號(hào)的距離矢量協(xié)議（DSDV）2.最優(yōu)化鏈路狀態(tài)路由協(xié)議(OLSR)3.基于反向路徑轉(zhuǎn)發(fā)的拓?fù)浞职l(fā)協(xié)議(TBRPF） 按需路由協(xié)議按需路由協(xié)議1Ad Hoc按需距離矢量路由協(xié)議(AODV)2基于節(jié)點(diǎn)間相互關(guān)系的路由協(xié)議(ABR)3源動(dòng)態(tài)路由協(xié)議(DSR)混合路由協(xié)議混合路由協(xié)議1域路由協(xié)議(ZRP)2搶先式路由協(xié)議AODV協(xié)議工作流程協(xié)議工作流程n路由建立：n當(dāng)某節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)到一個(gè)新的目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，它將廣播一個(gè)帶有TTL生存時(shí)間的RREQ（路由請(qǐng)求消息）來(lái)嘗試找到一條到目的節(jié)點(diǎn)的路由；n如果RREQ消息到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，這條路由將被找到。另外一種情況下，路由也

15、可以找到，就是RREQ到達(dá)了一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，該中間節(jié)點(diǎn)有到目的節(jié)點(diǎn)的路由。n路由找到后，則向源節(jié)點(diǎn)發(fā)送RREP消息，此時(shí)路由建立完畢。123n路由維護(hù)：n當(dāng)一條鏈接斷開(kāi)時(shí)，一條RERR消息被用來(lái)通知其他節(jié)點(diǎn)發(fā)生了連接斷裂，RERR消息指出了不能再到達(dá)的目的節(jié)點(diǎn)。n于是源節(jié)點(diǎn)就重新發(fā)起路由查找的過(guò)程。n優(yōu)點(diǎn)：n思路簡(jiǎn)單易行；n鏈路失效能夠被立即報(bào)告，路由可重新建立；n節(jié)點(diǎn)只存儲(chǔ)需要的路由，減少了內(nèi)存的需求和不必要的復(fù)制n缺點(diǎn)：n路由表中僅維護(hù)一條到指定的目的節(jié)點(diǎn)的路由，并且采用了超時(shí)刪除路由的機(jī)制，因此即使路由未失效，在超過(guò)時(shí)限后也將被刪除。n在源和目的節(jié)點(diǎn)對(duì)之間建立并使用一條單路徑。由于節(jié)點(diǎn)移動(dòng)

16、性、節(jié)點(diǎn)失敗以及無(wú)線(xiàn)信道的動(dòng)態(tài)特征，單路徑中的鏈路可能會(huì)臨時(shí)失效從而導(dǎo)致路徑不可達(dá)，而尋找替代路徑的開(kāi)銷(xiāo)大。位置輔助路由位置輔助路由(Location Aided Routing, LAR)工作流程工作流程nLAR假設(shè)節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)GPS定位設(shè)備獲取自身位置信息，并且知道其它節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的平均速度。n路由請(qǐng)求時(shí)，源節(jié)點(diǎn)根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)歷史位置和移動(dòng)速度為目的節(jié)點(diǎn)D計(jì)算一個(gè)可能區(qū)域，并指定一個(gè)地理上的請(qǐng)求范圍，并將此信息附在路由請(qǐng)求分組中。n只有位于請(qǐng)求范圍內(nèi)的中間節(jié)點(diǎn)才進(jìn)行路由請(qǐng)求的轉(zhuǎn)發(fā)，從而減少路由請(qǐng)求的影響范圍。GPSR (Greedy Perimeter Stateless Routing)協(xié)議協(xié)

17、議n網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都知道自身地理位置并被統(tǒng)一編址，產(chǎn)生數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)包中寫(xiě)入目的地的地理位置。n任何收到數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)向以直線(xiàn)距離計(jì)算最靠近目的節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。n優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延小，健壯性好。n缺點(diǎn)：n某些情況下數(shù)據(jù)會(huì)到達(dá)沒(méi)有比該節(jié)點(diǎn)更接近目的點(diǎn)的區(qū)域，也稱(chēng)為空洞，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法傳輸。評(píng)價(jià)MANET路由協(xié)議的指標(biāo)：n數(shù)據(jù)的傳輸率和傳輸延遲n反應(yīng)了數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量l路由請(qǐng)求的時(shí)間n有數(shù)據(jù)需要發(fā)送到發(fā)送出去的時(shí)間n路由協(xié)議的效率n路由控制信息與數(shù)據(jù)信息的比率多徑路由技術(shù)多徑路由技術(shù)n多徑路由提供了到一個(gè)目的節(jié)點(diǎn)的多條路徑，源和目的節(jié)點(diǎn)可以使用這些路徑作為主路徑和候選路徑，也可以有選擇地在多條路徑上并發(fā)

18、傳輸。n多徑路由可以降低泛洪的頻次，其方法是在一次泛洪查詢(xún)過(guò)程中探測(cè)多條可能的路由，以低成本提供足夠的冗余度。n多徑路由實(shí)現(xiàn)了負(fù)載平衡、提供較高的帶寬利用率，提高吞吐量。四種多徑路由協(xié)議n(1)Ad Hoc按需多徑距離矢量路由協(xié)議(Ad Hoc On-Demand Multipath Distance Vector，AODMVn(2)多徑源動(dòng)態(tài)路由協(xié)議n(3)最大節(jié)點(diǎn)不相交按需多徑路由協(xié)議n(4)分離多徑路由(Split Multipath Routing，SMR) 多目標(biāo)路由協(xié)議多目標(biāo)路由協(xié)議n多目標(biāo)協(xié)議也叫多播或組播路由協(xié)議。n多目標(biāo)傳輸(也叫組播或多播，Multicasting)是目的節(jié)

19、點(diǎn)將數(shù)據(jù)分組發(fā)送給一組主機(jī)。n是一種面向群組計(jì)算的通信方式（如軍事上對(duì)人員進(jìn)行控制）。n多目標(biāo)服務(wù)對(duì)于團(tuán)隊(duì)密切協(xié)作的應(yīng)用非常重要，如要求共享文本和圖片、召開(kāi)音頻和視頻會(huì)議。n關(guān)鍵：如何確定多播路徑？ 典型的多目標(biāo)路由協(xié)議 1MAODV協(xié)議2基于相互關(guān)系的多目標(biāo)路由協(xié)議(ABAM)3按需多目標(biāo)路由協(xié)議(ODMRP)4自適應(yīng)按需驅(qū)動(dòng)多目標(biāo)路由協(xié)議(ADMR)思考n我們到現(xiàn)在為止介紹了幾類(lèi)MANET的路由協(xié)議呢?n泛洪n單路徑傳輸n多播對(duì)照衡量MANET路由協(xié)議的指標(biāo)，對(duì)比下各種協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)。MANET對(duì)路由協(xié)議的要求n收斂迅速n提供無(wú)環(huán)路由n避免無(wú)窮計(jì)算n控制管理開(kāi)銷(xiāo)小n對(duì)終端無(wú)過(guò)高要求n支持單向

20、信道n盡量簡(jiǎn)單實(shí)用n路由機(jī)制必須適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)三個(gè)不斷變化的基本特征n移動(dòng)節(jié)點(diǎn)總體密度n節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)的拓?fù)鋘網(wǎng)絡(luò)的使用模式移動(dòng)移動(dòng)Ad HocAd Hoc網(wǎng)絡(luò)的功率控制網(wǎng)絡(luò)的功率控制n功率管理是無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域中最富挑戰(zhàn)性的一個(gè)問(wèn)題。 n移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的電池能量有限n采取合理的能量管理機(jī)制達(dá)到節(jié)能控制，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)存活時(shí)間，對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)性能起關(guān)鍵作用。n功率消耗源n與通信有關(guān)的功率消耗源（手機(jī)接收功率不到1瓦，基站發(fā)射功率20w）n與計(jì)算有關(guān)的功率消耗源與通信有關(guān)的功率消耗源n在移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中，通信涉及源節(jié)點(diǎn)、中間節(jié)點(diǎn)，以及目的節(jié)點(diǎn)對(duì)收發(fā)信機(jī)的使用。 n一部典型的移動(dòng)電臺(tái)可能存在三種工作方式：發(fā)射、接收、備用

21、。 n發(fā)射方式功耗最大，備用方式功耗最小。 n在能量資源有限條件下的協(xié)議開(kāi)發(fā)目標(biāo)是：對(duì)于一個(gè)給定通信任務(wù)，收發(fā)信機(jī)的使用最優(yōu)化。 與計(jì)算有關(guān)的功率消耗源 n主要集中在協(xié)議處理方面，包括CPU和主存儲(chǔ)器的使用，以及在極小程度上使用磁盤(pán)或者其他組件n數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)(用于減小分組的大小，因而減少能量的使用)由于增加了計(jì)算而可能增加功耗n需要對(duì)計(jì)算成本和通信成本進(jìn)行綜合、平衡考慮。 功率控制功率控制n移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的功率控制就是為每個(gè)節(jié)點(diǎn)選擇發(fā)射功率。n功率等級(jí)的選擇將從根本上影響移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)許多方面的操作。nGSM手機(jī)發(fā)出的最低功率為3.2mW,最大功率2W。(1)發(fā)射功率等級(jí)決定接收節(jié)

22、點(diǎn)接收信號(hào)的質(zhì)量；(2)發(fā)射功率等級(jí)決定發(fā)射的傳輸距離；(3)發(fā)射功率等級(jí)決定干擾其他接收節(jié)點(diǎn)的量級(jí)。 不利因素(1)功率控制影響物理層；(2)由于傳輸距離影響路由算法，所以功率控制影響網(wǎng)絡(luò)層；(3)由于干擾產(chǎn)生碰撞，所以功率控制影響傳輸層。 如何進(jìn)行功率控制n如果在OSI協(xié)議棧的很多協(xié)議設(shè)計(jì)中采用固定功率等級(jí)，那么功率等級(jí)的變化將引起故障。n發(fā)射功率控制是一個(gè)交叉層設(shè)計(jì)問(wèn)題，影響協(xié)議棧的各個(gè)層次，影響吞吐量、時(shí)延、能量消耗等幾個(gè)關(guān)鍵性能的測(cè)量。 移動(dòng)移動(dòng)Ad HocAd Hoc網(wǎng)絡(luò)的能量管理網(wǎng)絡(luò)的能量管理n能量管理的方法n調(diào)整發(fā)射功率n節(jié)點(diǎn)根據(jù)自己與鄰居節(jié)點(diǎn)的距離以及鄰節(jié)點(diǎn)之間的距離等信息調(diào)

23、整發(fā)射功率，以達(dá)到最小能耗。n休眠n沒(méi)有數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)，節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠模式?；蛘唠S機(jī)休眠。n選擇合適的路由算法移動(dòng)移動(dòng)Ad HocAd Hoc網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)的QoSQoS問(wèn)題問(wèn)題n在移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行多媒體應(yīng)用，正在成為普適計(jì)算和普適通信環(huán)境中的一個(gè)完整部分，如視頻電話(huà)和按需多媒體。n將多媒體應(yīng)用和移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)綜合在一起的一個(gè)重要的認(rèn)可準(zhǔn)則就是提供端到端的服務(wù)質(zhì)量QoS，如訪(fǎng)問(wèn)多媒體數(shù)據(jù)的高成功率，以及數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)的有限制的端到端時(shí)延和滿(mǎn)意的吞吐量。 服務(wù)質(zhì)量參數(shù)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)n服務(wù)質(zhì)量通常定義為把分組流從源節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)的時(shí)候網(wǎng)絡(luò)必須滿(mǎn)足的一個(gè)服務(wù)要求集合。n例如，時(shí)延、帶寬、分組丟失

24、概率、時(shí)延變化(抖動(dòng))，等等。n功率消耗和服務(wù)覆蓋范圍是另外兩個(gè)QoS屬性，這兩個(gè)屬性對(duì)移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)很特別。 提供提供QoSQoS支持所面臨的問(wèn)題與支持所面臨的問(wèn)題與困難困難(1)不可預(yù)測(cè)的鏈路特性。 (2)隱含終端問(wèn)題。(3)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)。(4)路由維護(hù)。(5)有限的電池壽命。(6)安全。 折中原理折中原理tradeoffn移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)性歸因于多種原因。例如，易變和多變的鏈路特性、節(jié)點(diǎn)移動(dòng)、變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、可變的?yīng)用要求。n在這種動(dòng)態(tài)環(huán)境下提供QoS是非常困難的。為移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)提供QoS的兩個(gè)折中原理是：軟QoS和QoS自適應(yīng)。 處理方法處理方法1從單一網(wǎng)絡(luò)層次上支持QoS 按照層次化觀(guān)點(diǎn)討論移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)提供QoS的問(wèn)題。首先從物理層開(kāi)始，然后到應(yīng)用層。2層間處理法 除了在單一網(wǎng)絡(luò)層上研究QoS支持以外，現(xiàn)在已經(jīng)做了一些努力引導(dǎo)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的層與層之間的QoS框架體系。移動(dòng)移動(dòng)Ad HocAd Hoc網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題面臨的安