Alex_McAvoy

想要成为渔夫的猎手

无线自组织网络概述

【移动无线网络】

移动无线网络有两种形式:蜂窝移动通信网络、WLAN

对于蜂窝移动通信网络,其具有以下特点:

  • 移动终端和固定基站间可互相通信
  • 移动终端不具备路由功能
  • 基站负责路由和交换功能,充当接入有线网络的网关

对于 WLAN,其具有以下特点:

  • 移动节点配备无线网网卡
  • 移动节点通过接入点与固定网络连接
  • WLAN 工作在链路层,对网络层透明
  • 对于网络层,WLAN 是一个单跳网络
  • 依赖于类似基站或接入点的现有网络基础设施

【Ad-Hoc 的起源】

在上述的两种移动网络中,均需要网络基础设施的接入

在某些特殊环境、临时会议、军事战场等,会出现无网络设施可用的情况;而某些时候,接入网络服务商会花费大量的时间与成本,这使得用户并不想使用网络设施

为使用户可远离网络基础设施而保持与网络的连接,就需要延伸网络设施的范围,因此有了移动 Ad-Hoc 的出现

Ad-Hoc 是在 IEEE802.11 首次提出的,其是一种自组织、对等式、多跳、临时、无中心网络的无线移动通信网络。其由一组带有无线通信收发装置的移动终端节点组成,不需要现有信息基础网络设施的支持,网络中的每个终端地位相等,都可以自由移动,可以在任何时候、任何地点快速构建起来的移动通信网络

与常规移动通信网络相比,Ad-Hoc 不需要网络通信基础设施支持,也不依赖基站进行通信,数据通信业务为主,网络拓扑结构动态变化

与传统固定网络相比:固定网络中主机位置基本不变,网络结构一般比较复杂,而 Ad-Hoc 网络规模相对较小,网络拓扑结构会快速变换

与分组无线网、无线局域网、红外网络比较:WLAN、红外网络都是单跳网络,不存在路由问题,此外,Ad-Hoc 移动终端的通信是对等的,其研究重点在于以路由协议为核心的网络层设计

【特点】

移动 Ad-Hoc 具有以下特点

1.移动通信和计算机网络的结合

Ad-Hoc 具备移动通信网络和计算机网络的特点,其报文交换采用分组交换机制

同时,用户终端是配有无线收发设备的移动便携式终端,终端之间的路由通常通过多个中间节点的转发来完成

2.网络拓扑动态变化

多种因素都会影响 Ad-Hoc 网络拓扑结构,包括:用户终端随意移动、节点的开关机、无线电发送功率变化、无线信道间互相干扰、地形等综合因素

3.多跳组网方式

在 Ad-Hoc 中,接收端和发送端可使用比两者直接通信小得多的功率进行通信

而且中间节点参与分组转发,有效降低了无线传输设备的设计难度和成本,同时扩大了自组网络的覆盖范围

4.有限的无线传输带宽

Ad-Hoc 网络的带宽受多种因素影响,这是因为无线信道能提供的网络带宽比有线信道要低很多

同时,竞争共享无线信道会产生的碰撞,此外,信号衰落、噪声干扰以及信道之间干扰等也会影响带宽

5.移动终端的自主性

Ad-Hoc 网络中,每个终端都是自主的

自组网络的移动终端之间存在某种协同工作关系,同时,每个终端都将承担为其它终端进行分组转发的义务

6.安全性差

无线链路使 Ad-Hoc 网络容易受到链路层的攻击,同时,移动性使得节点之间的信任关系经常变化,这使得节点漫游时缺乏物理保护

除上述特点外,Ad-Hoc 网络还具有网络的可扩展性不强、存在单向的无线信道、生存时间短等特点

【面临问题】

在 Ad-Hoc 网络中,其除了动态变化网络拓扑、有限的无线传输带宽、节能问题、安全问题、共享信道外等问题外,还有两个十分尖锐的问题:隐藏终端、暴露终端

1.隐藏终端

隐藏终端是指:$A$ 正在向 $B$ 传输数据,$C$ 也要向 $B$ 发送数据,由于距离太远,而导致一个节点无法检测到介质竞争对手的存在,此时 $C$ 即隐藏终端,其不能侦听到发送端 $A$,但能够干扰接收端 $B$

2.暴露终端

暴露终端是指:$B$ 正在向 $A$ 传输数据,$C$ 要向 $D$ 发送数据,由于 $C$ 侦听到节点 $B$ 正在发送,而误以为介质忙不能发送,此时 $C$ 即暴露节点,其能够侦听到发送端,但不会干扰接收端

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