無(wú)限自組網(wǎng)技術(shù)綜述與設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-05-14 14:57 本頁(yè)面
【正文】 但無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)也存在網(wǎng)絡(luò)帶寬受限、對(duì)實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)支持較差、安全性不高的弊端。目前，國(guó)內(nèi)外有大量研究人員進(jìn)行此項(xiàng)目研究。 無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò) (mobile adhoc work)是一個(gè)由幾十到上百個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的、采用無(wú)線通信方式的、動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的多跳的移動(dòng)性對(duì)等網(wǎng)絡(luò)。其目的是通過(guò)動(dòng)態(tài)路由和移動(dòng)管理技術(shù)傳輸具有服務(wù)質(zhì)量要求的多 媒體信息流。通常節(jié)點(diǎn)具有持續(xù)的能量供給。 MANET 網(wǎng)絡(luò)組成 相比于簇 狀 層次，無(wú)線自組織設(shè)有新式架構(gòu)內(nèi)的物理分層，這種架構(gòu)根植于異構(gòu)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)存有若干類的節(jié)點(diǎn)，異構(gòu)節(jié)點(diǎn)擁有自帶的參數(shù)，這就創(chuàng)設(shè)了網(wǎng)絡(luò)架設(shè)起來(lái)的多層次。分層組成篩選了如下典型：骨干的可移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。在其中，網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)整合了常規(guī)節(jié)點(diǎn)及對(duì)應(yīng)著的骨干節(jié)點(diǎn)，骨干節(jié)點(diǎn)銜接了收點(diǎn)，二者直接互通。 無(wú)線設(shè)備延展了傳 輸經(jīng)由的路徑，傳 輸依托于更長(zhǎng)的路徑，加快了常態(tài)的速率。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)縮減了額外增設(shè)的供電約束，節(jié)點(diǎn)串聯(lián)至架設(shè)的無(wú)線設(shè)備，這種構(gòu)架很近似一簇網(wǎng)絡(luò)，可 調(diào)配并維護(hù)細(xì)分出來(lái)的各個(gè)子網(wǎng)。平面網(wǎng)絡(luò)可分成內(nèi)含的各個(gè)子網(wǎng)，依托于信道來(lái)串聯(lián)節(jié)點(diǎn)，這就省掉了網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。組網(wǎng)信道有著多樣的特性，網(wǎng)絡(luò)可劃分雙重的本身架構(gòu)。信道擁有最佳的速率，網(wǎng)絡(luò)是同質(zhì)的，借助于 分簇方式，還可細(xì)分邏輯類的更多層次。 自組織特有的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建于分簇的思維，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)含多個(gè)簇，每簇都配有常見(jiàn)節(jié)點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的簇頭。節(jié)點(diǎn)彼此的互通不可脫離網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，它搭設(shè)了更高層次之中的網(wǎng)絡(luò)。骨干網(wǎng)擁有虛擬的特性，擺脫了規(guī)模的約束，這樣在最大范疇內(nèi)減低了耗費(fèi)的路由開(kāi)支，同步調(diào)配了現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)可供應(yīng)的網(wǎng)內(nèi)服務(wù)，可選取分布特 性的分層網(wǎng)絡(luò)。分簇 的 網(wǎng)絡(luò)融 入 了多樣優(yōu)勢(shì)，設(shè)有反應(yīng)式內(nèi)在的 架構(gòu)，分級(jí)路由從根本上提升了算法優(yōu)勢(shì)。用 分簇算法，網(wǎng)絡(luò)分級(jí)增添了原有的實(shí)用優(yōu)勢(shì)，設(shè)定更適宜的網(wǎng)絡(luò)算法，適當(dāng)減小了耗費(fèi)的總體開(kāi)銷。網(wǎng)關(guān)擁有分布式框架，路由因此可被優(yōu)化。針對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，便于調(diào)配內(nèi)在的若干資源，簇頭協(xié)調(diào)了各時(shí) 段設(shè)定的節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求，適當(dāng)調(diào)配帶寬且提升了實(shí)效 。 圖 1 無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu) 2 MANET 關(guān)鍵技術(shù)分類綜述 MAC 介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議 (Media Access Control， MAC)是無(wú)線自組網(wǎng)協(xié)議棧的重要組成部分，決定了節(jié)點(diǎn)如何通過(guò)共享的無(wú)線空間信道發(fā)送和接收?qǐng)?bào)文。 MAC協(xié)議能否高效的利用有限的無(wú)線信道資源對(duì)無(wú)線自組網(wǎng)的性能有決定性的影響。基于隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)的 MAC協(xié)議開(kāi)銷低，適合在無(wú)線自組網(wǎng)環(huán)境下單個(gè)節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)且實(shí)現(xiàn)開(kāi)銷不高，因而成為無(wú)線自組網(wǎng) MAC協(xié)議研究中最主流的技術(shù)。作為基于隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)的無(wú)線自組網(wǎng) MAC 協(xié)議最典型和最成功的代表， IEEE 。 在無(wú)線自組網(wǎng)中，在給定區(qū)域內(nèi)同時(shí)進(jìn)行的傳輸越多，則整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量就越高。因而，在確保彼此不破壞對(duì)方傳輸?shù)那疤嵯拢谝欢ǖ目臻g范圍內(nèi)調(diào)度盡可能多的傳輸是提高無(wú)線自組網(wǎng) MAC協(xié)議吞吐量的有效途徑之一。 無(wú)線自組織網(wǎng)中由于通信的多跳性，造成結(jié)點(diǎn)間的干擾加劇，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量較低，提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量成為無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò) MAC層協(xié)議研究的重點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中往往具有基礎(chǔ)設(shè)施，就可以通過(guò)接入點(diǎn)或者基站進(jìn)行集中式的分配，而無(wú)線自組織網(wǎng)采用的是多跳共享的無(wú)線廣播信道，每個(gè)結(jié)點(diǎn)不僅要發(fā)送和接收自己的數(shù)據(jù)，還要負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)其他結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù) ，這樣在結(jié)點(diǎn)密度大、流量高的情況下，對(duì)共享信道的競(jìng)爭(zhēng)越發(fā)嚴(yán)重。因此傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中有效的沖突避免算法并不適用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，或者表現(xiàn)出的性能較差。無(wú)線自組織網(wǎng) MAC協(xié)議的發(fā)展經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單的單信道協(xié)議到多信道協(xié)議，又發(fā)展了基于有向天線的協(xié)議，這些發(fā)展都在逐步提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。為了進(jìn)一步增加 WMNs 中的網(wǎng)絡(luò)性能及網(wǎng)絡(luò)容量，一種有效的方法就是使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)工作于多個(gè)信道上，而不僅僅只工作在某個(gè)固定的信道。 依靠硬件平臺(tái)， 各種不同的多信道 MAC 協(xié)議需要被開(kāi)發(fā)出來(lái)。 路由協(xié)議 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的作用是否相同，可以將路由協(xié)議分成平面協(xié)議 (uniform protocol)和分層協(xié)議 (nonuniform protocol)。在平面協(xié)議中各節(jié)點(diǎn)以相同的方式發(fā)送和響應(yīng)路由控制信息 (如 DSR與 AODV)，節(jié)點(diǎn)只需要維護(hù)周圍鄰居的信息，不用考慮鄰居之外的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這使其操作簡(jiǎn)單靈活，但可擴(kuò)展性不高。在分層協(xié)議中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)或者從鄰居節(jié)點(diǎn)中選出一部分節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由計(jì)算 /轉(zhuǎn)發(fā)分組 (如 OLSR），或者被分成簇的結(jié)構(gòu) (如 CBRP)，選擇一些節(jié)點(diǎn)成為簇首 (clusterhead)或網(wǎng)關(guān) (gateway)，它們負(fù)責(zé)簇間的分組轉(zhuǎn)發(fā)。分層協(xié)議通過(guò)減少參與路由計(jì)算的節(jié)點(diǎn)數(shù)來(lái)限制路由計(jì)算的復(fù)雜性，增加了擴(kuò)展性，但是簇首的選擇需要謹(jǐn)慎考慮，而且這類協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓叨葎?dòng)態(tài)的時(shí)候維護(hù)的開(kāi)銷比較大。 無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中，結(jié)點(diǎn)間的無(wú)線鏈路以及由此而形成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨著結(jié)點(diǎn)位置的分布而移動(dòng)，信道的變化的因素呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)變化的特性。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的路由技術(shù)面臨的困難遠(yuǎn)比有線網(wǎng)絡(luò)的大的多，因此有線網(wǎng)絡(luò)的路由技術(shù)是無(wú)法完全適用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的。按照路由協(xié)議建立和維護(hù)的方式不同，可以分為：混合式路由協(xié)議，反應(yīng)
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