【正文】 rence node forwards the distance between， for various work topology set the best chance。無線移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)呈現(xiàn)出空前快速發(fā)展的趨勢。 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò) 與傳統(tǒng)移動網(wǎng)絡(luò)的一個根本區(qū)別就是它 不需要有線基礎(chǔ)設(shè)備的支持，通過移動主機自由的組網(wǎng)實現(xiàn)通信。 在民用領(lǐng)域，它可以用作其他主要通信系統(tǒng)的補盲 和 災(zāi)后地區(qū)的通信快速恢復(fù) 以及 區(qū)域內(nèi)無線移動會議等。盡管 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)路由逐步由 主動式 轉(zhuǎn)變?yōu)榘葱栩?qū)動，使得路由信息只需 要 在必要時才計算出來，降低了額外負(fù)擔(dān)，但是其路由 的 發(fā)現(xiàn)過程仍需 要 洪泛 來 實現(xiàn)。包括概率型算法、基于計數(shù)器算法、基于距離算法、基于位置算法、基于角度算法和基于分簇算法，了解這些算法的基本原理和思想，深刻認(rèn)識并對它們的優(yōu)點和缺點比較。 論文的結(jié)構(gòu)安排 全文內(nèi)容如下 ： 第一章：緒論。 第三章： Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中的廣播風(fēng)暴問題。 第五章：對現(xiàn)有算法的改進。 后來在 1991 年， 標(biāo)準(zhǔn)委員會采用“ Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)”一詞來描述這 樣一 種特殊的對等式 的 無線移動網(wǎng)絡(luò)。 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的歷史及發(fā)展現(xiàn)狀 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的前身是分組無線網(wǎng) (Packet Radio Network)。研究如何 將 PRNET 的成果加以擴展，以支持更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，還要開發(fā)能夠適應(yīng)戰(zhàn)場快速變化環(huán)境下的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 90 年代中期， 隨著一些技術(shù)的公開， Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)開始成為移動通信領(lǐng)域一個公開的研究熱點。 它適合被 用于無法或不便預(yù)先鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的場合、需快速自動組網(wǎng)的場合等。 還有在美國國防高級研究計劃局主導(dǎo)的GLOMO 計劃及其子計劃 WING 中 都 大量使用 了 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 因此在 以移動為主 軍事通信 中 ， Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必將在軍 事通信領(lǐng)域大有作為。 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的獨立組織網(wǎng)絡(luò)能力和自組織 等 特點，是這些場合通信的最佳選擇。 傳感器網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 也應(yīng)用于如今比較流行的 傳感器網(wǎng)絡(luò) (WSN)?？茖W(xué)家們各個地方 利用傳感器網(wǎng)絡(luò)開展生物監(jiān)測項目研究。 WSN 的產(chǎn)業(yè)鏈 由此 已經(jīng)基本成型，出現(xiàn)了一大批 系統(tǒng)集成商 、組件供應(yīng)商、軟件授權(quán)商 和解決方案提供商，他們正在推動 WSN 產(chǎn)業(yè)從研發(fā)階段向市場 推廣 階段轉(zhuǎn)移。因此， Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)也可 為各種通信網(wǎng)絡(luò) 提供 無線接入 的功能 。日本某市已 成熟 使用 WM 連接了13 個小學(xué)、 4 個中學(xué)和 18 個市政建筑。蜂窩系統(tǒng)的發(fā)展可 以根據(jù) 應(yīng)用技術(shù) 大致 劃分為三代。 在 模擬蜂窩系統(tǒng)中，語音按電路交換的形式在窄帶寬信道上以頻率調(diào)制的方 式進行 傳輸，系統(tǒng)對每個單元的控制放在 了 移動支持中心 MSS(Mobile Support Station)或者基站 BS(Base Station)上， MSS 和基站作為固定網(wǎng)的一部分 通過 無線方式連接移動用戶。國際電聯(lián)在 1985 年提出 了 第三代 (3G)蜂窩系統(tǒng)的概念 FPLMTS(Future Public Land Mobile Telemunications System)，在 1999 年改為 IMT2020(International Mobile Telemunications2020)標(biāo)準(zhǔn)。但蜂窩系統(tǒng)需 要 事先將覆蓋區(qū)域劃分為小區(qū) 設(shè)立基站等基礎(chǔ)設(shè)施的支持 ，組網(wǎng)受到地形限制，配置管理較為復(fù)雜。無線局域網(wǎng) 自身 具有無需物理布線 、可移動性強 、組網(wǎng)靈活快捷 、傳輸速度高、信號比較穩(wěn)定等優(yōu)點，通過 布設(shè) 足夠的 AP 可覆蓋一部分區(qū)域，用戶可以在這些 AP 間實現(xiàn)無縫漫游。也可以在基站的協(xié)調(diào) 下 進行。蘋果公司把自己開發(fā)的 標(biāo)準(zhǔn)叫做湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 Airport。 集群無線通信系統(tǒng) 集群無線通信系統(tǒng) 中 多個用戶 可 共用一組無線電信道，動態(tài)分配使用這些信道的專用移動通信系統(tǒng)，是一種最主要的專用移動通信系統(tǒng)。 對講機系統(tǒng) 對講機系統(tǒng)是 最簡單的移動通信。如果要 擴大通信覆蓋范圍， 就 必須增大對講機的無線傳輸距離，因而必須增 加信號 發(fā)射功率， 這就 不利于提高通訊設(shè)備的便攜性。 同步軌道衛(wèi)星系統(tǒng)是第一類 ， 應(yīng)用的有 InmarsatB、InmarsatM、澳大利亞的 MOBILESAT、北美的 MSAT、 Jet Propulsion Lab 的PASS、歐洲的 Olympus、美國的 ACTS、日本的 ESTVI 衛(wèi)星系統(tǒng)等。其 具有代表性的是 Motorola湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 公司提出的 IRDIUM 系統(tǒng)和 Loral 公司于 Qualm 公司共同倡導(dǎo)發(fā)起的GLOBSLSTAR 系統(tǒng)。但是該系統(tǒng)只可覆蓋地球南北緯 70 度之間的范圍，且地面多達 150200 個， 而且 在戰(zhàn)爭和自然災(zāi)害 時 ， 其性能 遠不及只有 12個地面站的 IRISIUM 系統(tǒng)安全。 紅外通信時利用紅外技術(shù)實現(xiàn)兩點間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)，它一般有紅外發(fā)射和接受系統(tǒng)兩部分組成。由于它具有良好的方向性，適用于國防邊哨之間的報名通信。激光大氣通信系統(tǒng)在空間星際通信應(yīng)用中潛力巨大，但是仍然存在受大氣湍流干擾，有效通信距離短，帶寬受限，適合 全天候 、高機動性和穩(wěn)定可靠的光器件制作問題。 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議設(shè)計所面臨的問題 我們知 道 在自組織網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)節(jié)點移動時不再 有 固定基礎(chǔ)設(shè)施或接入點 來 幫助其實現(xiàn)路由分組。這些變化主要體現(xiàn)在節(jié)點加入，離開網(wǎng)絡(luò) 和 鏈路權(quán)值系數(shù)的變化 以及節(jié)點的不斷移動 。 (3)單向的無線信道。 Ad Hoc 路由協(xié)議分類 根據(jù) Ad Hoc 無線網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的特殊性，近年來提出了多種 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 路由協(xié)議。 圖 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分類 主動路由協(xié)議 主動式路由協(xié)議又稱表驅(qū)動路由協(xié)議，每個節(jié)點維護一張包含 到達網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點的路由信息的路由表，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓S時更新路由表，所以路由表可以準(zhǔn)確地反映網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。常用的先驗式路由協(xié)議有 DSDV, LSR, WRP 等。另外，被動式路由協(xié)議在進行路由發(fā)現(xiàn)時普遍采用廣播方式，這會導(dǎo)致許多控制信息重復(fù)地被傳送，進而產(chǎn)生冗余、碰撞和競爭。每個節(jié)點必須記錄區(qū)域半徑內(nèi)所有節(jié)點的信息。 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中典型路由協(xié)議 目前 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)路由逐步由表驅(qū)動協(xié)議向按需路由協(xié)議以及混合路由協(xié)議轉(zhuǎn)變，這樣路由信息只在需要時才會計算出來，降低了額外負(fù)擔(dān)，但是其路由發(fā)現(xiàn)過程通常任然運用洪泛實現(xiàn)。 DSDV以路由信息協(xié)議為基礎(chǔ)。標(biāo)有更大 序列號的路由信息總是被接受。它是從 IPANEMA 和 PRIMA 計劃所發(fā)展出來的，協(xié)議中節(jié)點周期性的交換包括 Hello 分組和 TC(Topology Control)分組在內(nèi)的各種控制分組，進行分布式計算來建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。同時在 TC 分組中， MPR 僅向全網(wǎng)通告自己 MS 節(jié)點的拓?fù)湫畔ⅰ? 路徑尋找時當(dāng)有封包要傳送，在查詢節(jié)點內(nèi)的路由快取表時，并沒有發(fā)現(xiàn)到有關(guān)目的的端的路徑記錄，此時節(jié)點就會發(fā)出路徑尋找的封包來搜尋可用路徑，路徑尋找的封包是運用廣播的方式，對整個網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點來尋找有關(guān)目的端的路徑信息，當(dāng)其它節(jié)點中的路徑記錄，包含有關(guān)于目的端的路由信息，就會回復(fù)給發(fā)送端一個響應(yīng)信息，讓發(fā)送端來更新自己路由快取表，再由這條路徑來傳送封包，這就是路徑尋找所操作的過程。 圖 路徑錯誤時的機制運作 AODV 路由協(xié)議 AODV(Ad Hoc OnDemand Distance Vector Routing)路由協(xié)議是在 DSDV 協(xié)議基礎(chǔ)上結(jié)合類似 DSR 中的按需路由機制進行改進后提出的，既借用了 DSR 的路由發(fā)現(xiàn)和路由維護機制，有利于了 DSDV 的逐跳路由、順序編號和路由維持階段的周期性更新。中間節(jié)點收到 RREQ 時，首先根據(jù)該 RREQ 提供的信息建立到上一跳的反間路由，接著查找自己的路由表，如果發(fā)現(xiàn)有到目的節(jié)點的有效路由，則通過反向路由傳送應(yīng)答 RREP(Route Reply)，包括源節(jié)點地址、目的節(jié)點地址、目 的節(jié)點序列號、跳數(shù)和生存時間。如果鏈路上不再有數(shù)據(jù)包傳遞，一段時間之后，鏈路就會過期，最終路由信息將會從中間節(jié)點的路湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 由表中刪除。另外，AODV 協(xié)議在路由發(fā)現(xiàn)時采用盲目洪泛 (Blind Flood)方式。在區(qū)內(nèi)使用主動路由算法，中心節(jié)點使用區(qū)內(nèi)路由協(xié)議 IARP(Intrazone Routing Protocol)維持一個到區(qū)內(nèi)其他成員的路由表，對區(qū)外節(jié)點的路由使用被動路由，利用區(qū)間路由協(xié)議 IERP(Interzone Routing Protocol)建立臨時的路由。如圖 中節(jié)點 S 維護兩跳的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌虼巳绻?jié)點 S 有數(shù)據(jù)要發(fā)送到節(jié)點 H，可以使用主動路由協(xié)議直接發(fā)送數(shù)據(jù)，而如果 S 有數(shù)據(jù)要發(fā)送的節(jié)點 L，由于 S 沒有 L 的信息，因此 S 執(zhí)行按需路由協(xié)議發(fā)送路由請求信息至邊緣節(jié)點 G、 H、 I、 J、 K，節(jié)點 J 和節(jié)點 K 發(fā)現(xiàn)目的節(jié)點并發(fā)送路由回復(fù)。 主動路由協(xié)議需要維持一張到網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點的路由表，且當(dāng)拓?fù)渥兓瘯r，節(jié)點需將這一變化告知網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點，因而主動路由協(xié)議的存儲復(fù)雜度和通信復(fù)雜度很高。相比之下，按需路由僅在需要時維護路由信息，因此存儲復(fù)雜度和控制開銷均小于主動路由協(xié)議，所以在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較小并且節(jié)點移動速度較慢時可擴展性很好。特別是DSR 協(xié)議采用源 路由轉(zhuǎn)發(fā)方式，每個數(shù)據(jù)分組都攜帶了路徑信息，造成的開銷很大，因此可擴展性不強。但在 ZRP 協(xié)議區(qū)域半徑的選擇、簇的選擇和維護、主動和被動路由協(xié)議的合理選擇以及網(wǎng)絡(luò)工 作的大流量等問題使 ZRP 協(xié)議很難實施。 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中的廣播及其特點 廣播是 無線網(wǎng)絡(luò)中基本且重要的操作，可用于傳遞網(wǎng)絡(luò)控制信息、呼叫特定主機、發(fā)送報警信號等。 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)是一個由移動節(jié)點組成的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點只能與自己相鄰范圍內(nèi)的節(jié)點直接相互通信。本文假設(shè)在 MANET 中，移動主機共享單一的普通載波偵聽多路訪問信道。此外，主機可能因為離線，臨時與網(wǎng)絡(luò)失去連通或者是遭遇重復(fù)的碰撞而丟失廣播消息。 (4)主機能夠發(fā)現(xiàn)重復(fù)的廣播信息。泛洪式廣播法是一種簡單的執(zhí)行策略，在這個策略下，所有的節(jié)點不論何時收到第一個廣播包都有義務(wù)將這個廣播包繼續(xù)傳給它鄰近的節(jié)點。產(chǎn)生冗余的主要原因是來自不同發(fā)射天線的無線信號很容易相互重疊。用 S a 和S b 分別 表示 A 和 B 的傳輸覆蓋面積，陰影部分 S ba 表示 B 轉(zhuǎn)發(fā)的額外覆蓋面積?，F(xiàn)在考慮如果主機 C 收到 A 和 B 的廣播后決定繼續(xù)廣播， C 轉(zhuǎn)發(fā)可以獲得的額外面積為 |Sc A∩ B| ≈ [12] ，這表明在此情況下通過廣播轉(zhuǎn)發(fā)來找新主機的可能性事非常小的。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點密度大時，產(chǎn)生競爭的幾率就會變大。當(dāng) C 位于 SA∩ B 的時候，就會產(chǎn)生競爭，所以競爭的概率是 |SA∩B| / ∏ r2。再者，幾乎不存在多臺主機 (k≥ 2)發(fā)送時不發(fā)生信道爭搶的情況。執(zhí)行退避程序時，首先要從現(xiàn)有的退避窗口隨 機選取了 一 個整數(shù)作為計數(shù)，如果主機的信道清除評估 (CCA)機制探測 到在過去的時間間隙內(nèi) ( 一個固定的時期 )信道空閑，計數(shù)器就減 1。那么，當(dāng)收到廣播消息后，它們就可能 同時開始轉(zhuǎn) 發(fā)此廣播信息。 現(xiàn)有應(yīng)對 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴的機制 由于廣播風(fēng)暴產(chǎn)生的主要原因是廣播報文的重復(fù)傳送，進而導(dǎo)致競爭和碰撞的情況 。 概率型算法 概率算法 (Probabilistic Scheme)，它與洪泛相似，只是當(dāng)節(jié)點收到一個廣播信息時僅以概率 p 轉(zhuǎn)發(fā)該信息。 考慮到信道爭搶和碰撞的問題，應(yīng)該在轉(zhuǎn)發(fā)消息 前加上一個小的隨機時延，這樣就可以使得轉(zhuǎn)發(fā)在世間上更加分散。當(dāng)節(jié)點首次收到一個報文時啟動一個計數(shù)器 (其初始值為 1) 和一個定時器 RAD(其 超時時間在 0s 到 T max之間隨湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 機選擇 )?，F(xiàn)節(jié)點 1 發(fā)送一個廣播報文，節(jié)點 2 和節(jié)點 3 收到該報文后啟動定時器并分別是c=1。另外，隨機時 延的引入會導(dǎo)致報文傳輸時間延長。具體的說，用一個計數(shù)器 c 來跟蹤記錄廣播消息收到的次數(shù)。 基于距離算法 基于距離的算法 (DistanceBased Scheme)，算法根據(jù)主機之間的距離判斷節(jié)點是否需要對廣播報文進行轉(zhuǎn)發(fā)。反之，如果 S 與 H 之間的距離等于節(jié)點的傳輸半徑，則 H 對報文的轉(zhuǎn)發(fā)可獲得最大的額外面積。我們?nèi)砸詧D 為例，假定網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點執(zhí)行基于距離的廣播算法，如果節(jié)點 1 與節(jié)點 2 的距離以及節(jié)點 1 與節(jié)點 3 的距離都未超過極限值 D，則節(jié)點 4 不會收到來自節(jié)點 1 的信息。如果在等待期間內(nèi)接收到相同的消息，節(jié)點重新計算額外覆蓋面積并與門限值比較。那么我們可以用該值與預(yù)定的覆蓋門限 A 相比較來決定是否將接收到的消息重新廣播。下面我們通過圖形來 分析。如果 X 在多邊形內(nèi)，通過 邊形測試禁止主機 X 轉(zhuǎn)發(fā)，那么最多有 22%[4]的額外覆蓋面積丟失。此外要得到額外覆蓋面積需要計算很多圓的交集，開銷很大，這樣會消耗節(jié)湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 點寶貴的能量資源。取 S 的正東方以 RS為班級的圓