【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 話系統(tǒng)， 我們稱之為 1G。 如美國(guó)的 AMPS 系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的主要缺點(diǎn) 就 是頻譜利用率低，信令干擾話音業(yè)務(wù) 質(zhì)量 。 在 模擬蜂窩系統(tǒng)中，語(yǔ)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(jìn)行 傳輸，系統(tǒng)對(duì)每個(gè)單元的控制放在 了 移動(dòng)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(guò) 無(wú)線方式連接移動(dòng)用戶。第二代是以TDMA(Time Division Multiple Access)和 CDMA(Code Division Multiple Access)技術(shù)為標(biāo)志的數(shù)字蜂窩系統(tǒng)， 即 2G 網(wǎng)絡(luò)。 如 GSM(Global System For Mobile Communication)，和以 DECT、 PACS、 CT2 為代表的數(shù)字無(wú)繩電話系統(tǒng)。數(shù)字蜂窩系統(tǒng) 在一定程度上 提 高 了系統(tǒng)容量， 但 越區(qū)切換性能仍不完善 ，而且具 有較高湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 的誤碼率和較低的有效數(shù)據(jù)傳輸速率。國(guó)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)。與前兩代相比，第三代蜂窩系統(tǒng)的主要特征是可 以 提供 更 豐富多彩的移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)，其傳輸速率在高速移動(dòng)環(huán)境 下 支持 144Kbps 的傳 輸速率，在步行 慢速移動(dòng)環(huán)境 下 支持 384Kbps 的信息傳輸 ，靜止?fàn)顟B(tài)下 更是高達(dá) 2Mbps 的速率 ，其設(shè)計(jì)目標(biāo) 就 是 為了 提供比第二代系統(tǒng) 擁有 更大的系統(tǒng)容量、更好的通信質(zhì)量、在全球范圍內(nèi)更好的實(shí)現(xiàn)無(wú)縫漫游、為用戶提供包括話音、數(shù)據(jù)及多媒體等在內(nèi)的多種業(yè)務(wù)，同時(shí) 要 與已有第二代系統(tǒng)的良好兼容性 的新型移動(dòng)通信系統(tǒng) 。目前 ITU接受的 3G 標(biāo)準(zhǔn)主要有以下三種： WCDMA， CDMA2020 與 TDSCDMA。 與 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)相比 較 ，蜂窩系統(tǒng) 具有 覆蓋范圍更廣泛，通信的 Q o S 更有保障， 更 適合作為人口常住區(qū)的公共通信系統(tǒng) 的優(yōu)勢(shì) 。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。 并 適合山地、海洋、極地、戰(zhàn)地等 地域 環(huán)境的通信 。 無(wú)線局域網(wǎng) 無(wú)線局域網(wǎng) WLAN(Wireless Local Area Network)是采用無(wú)線傳輸 多 媒體的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng) [10]。它 是 由無(wú)線 網(wǎng) 卡、無(wú)線接入點(diǎn) AP(Access Point)、主機(jī)和有關(guān)設(shè)備 所構(gòu) 成。無(wú)線局域網(wǎng) 自身 具有無(wú)需物理布線 、可移動(dòng)性強(qiáng) 、組網(wǎng)靈活快捷 、傳輸速度高、信號(hào)比較穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò) 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(shí)現(xiàn)無(wú)縫漫游。無(wú)線局域網(wǎng)第一個(gè)版本發(fā)表于 1997 年，其中定義了 MAC(Media Access Control)層和物理層。物理層定義了工作在 的ISM(Industrial， Scientific and Medical )頻段上兩種無(wú)線調(diào)頻方式和一種紅外傳輸方式，總數(shù)據(jù)傳輸速率設(shè)計(jì)為 2Mbps。兩個(gè)設(shè)備之間的通信可 以 通過(guò)自由連接的方式進(jìn)行 通信 。也可以在基站的協(xié)調(diào) 下 進(jìn)行。 1999 年 WLAN 添加 上了兩個(gè)補(bǔ)充的 版 本 和 。 定義了一個(gè)在 5GHz ISM 頻段上數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá) 54Mbpse 的物理層。 定義了一個(gè)在 ISM 頻段上數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到 11Mbps 的物理層， 它們 在性能、價(jià)格等各方面均超過(guò) Bluetooth 藍(lán)牙、 HomeRF 等技術(shù)，加之 ISM 頻段為世界上絕大多數(shù)國(guó)家通用，使 得到迄今為止最為廣泛的應(yīng)用。蘋(píng)果公司把自己開(kāi)發(fā)的 標(biāo)準(zhǔn)叫做湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) Airport。 1999 年工業(yè)界成立了 WiFi 聯(lián)盟，致力解決符合 標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn) 品生產(chǎn)和設(shè)備兼容性問(wèn)題。 由于有布設(shè)的無(wú)線局域網(wǎng)接入點(diǎn)的支持， 現(xiàn)在 在賓館、機(jī)場(chǎng)、餐廳、書(shū)店、學(xué)校、醫(yī)院等場(chǎng)所 隨時(shí)隨地可以享受無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 服務(wù)， WLAN可 以 看作是有線網(wǎng)絡(luò)在無(wú)線領(lǐng)域的擴(kuò)充。相比之下 同時(shí)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的， Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用程度上遠(yuǎn)不及 WLAN 技術(shù)的成熟。 集群無(wú)線通信系統(tǒng) 集群無(wú)線通信系統(tǒng) 中 多個(gè)用戶 可 共用一組無(wú)線電信道，動(dòng)態(tài)分配使用這些信道的專用移動(dòng)通信系統(tǒng)，是一種最主要的專用移動(dòng)通信系統(tǒng)。目前 最 新一代 的 數(shù)字集群系統(tǒng)的代表 是 愛(ài)立信公司的 DACS 系統(tǒng)，摩托羅拉公司的 MIRS 系統(tǒng)。它們的主要特點(diǎn)是相 同頻率、共用設(shè)施、共享覆蓋區(qū)、共享通信業(yè)務(wù)等。 因?yàn)?是專用 通信 網(wǎng)絡(luò)，它們的 使用 規(guī)模一般不大，多用于 團(tuán)體、 部門的指揮調(diào)度 通信 。 對(duì)講機(jī)系統(tǒng) 對(duì)講機(jī)系統(tǒng)是 最簡(jiǎn)單的移動(dòng)通信。在 有限的 無(wú)線傳輸距離內(nèi)， 通過(guò)使用相同電波 頻率， 來(lái)實(shí)現(xiàn) 互通話。對(duì)講機(jī)系統(tǒng)主要用于 語(yǔ)音 通訊，是 目前 軍隊(duì)、公安部門 普遍 的通信手段。對(duì)講機(jī)系統(tǒng)與移動(dòng)自組網(wǎng)的最大 區(qū)別 在于對(duì)講機(jī)不支持通信中繼，因而受無(wú)線傳輸范圍的限制 。如果要 擴(kuò)大通信覆蓋范圍， 就 必須增大對(duì)講機(jī)的無(wú)線傳輸距離，因而必須增 加信號(hào) 發(fā)射功率， 這就 不利于提高通訊設(shè)備的便攜性。另一方面，擴(kuò)大無(wú)線覆蓋 范圍也 會(huì)使得頻率的空分復(fù)用率降低，使得本系統(tǒng)的容量和 可用通信帶寬 下降 。對(duì)講機(jī)系統(tǒng)可視 為 僅支持語(yǔ)音通訊的簡(jiǎn)單單跳移動(dòng)自組網(wǎng)，其 使用的 覆蓋范圍和數(shù)據(jù)傳輸速率都 有非常有限 。 衛(wèi)星系統(tǒng) 衛(wèi)星系統(tǒng)主要 有兩 類。 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(guó)的 ACTS、日本的 ESTVI 衛(wèi)星系統(tǒng)等。 因?yàn)?同步軌道高，傳輸路徑長(zhǎng) ， 信號(hào)時(shí)延和衰減都非常大，所以同步軌道衛(wèi)星系 統(tǒng)多用于船舶、飛機(jī)、車輛等 大型的 移動(dòng)體。 很少有個(gè)人業(yè)務(wù)的應(yīng)用， 事實(shí)上，同步軌道系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)個(gè)人通信存在巨大的困難，其中最難的 解決 問(wèn)題就是個(gè)人終端 對(duì)衛(wèi)星性能的要求太 大。 第二類衛(wèi)星系統(tǒng)就是中低軌道的移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)。其 具有代表性的是 Motorola湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 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)。 IRDIUM 系統(tǒng)有星際電路，具 有 星上處理和交換功能，覆蓋全球范圍， 不僅可以提供電話業(yè)務(wù) ，還 可以提供傳真、全球定位、無(wú)線定位 以及全球?qū)ず魳I(yè)務(wù)。 可是 由于其 個(gè)人終端 價(jià)格和通信 費(fèi)用過(guò)高， IRDIUM 公司已經(jīng)于 1999 年申請(qǐng)破產(chǎn)保護(hù)，并與 2020 年終止業(yè)務(wù)。 GLOBSLSTAR 系統(tǒng) 相對(duì) 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，沒(méi)有星際電路和星上處理和交換功能，僅作為地面蜂窩系統(tǒng)的延伸，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)小，手機(jī)和通信費(fèi)用現(xiàn)對(duì)低。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(dá) 150200 個(gè)， 而且 在戰(zhàn)爭(zhēng)和自然災(zāi)害 時(shí) ， 其性能 遠(yuǎn)不及只有 12個(gè)地面站的 IRISIUM 系統(tǒng)安全。 衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)有：通信范圍大，只要衛(wèi)星發(fā)射的波束覆蓋的范圍均可進(jìn)行通信，不易受陸地災(zāi)害影響，建設(shè)速度快，易于實(shí)現(xiàn)廣播和多地址通信，電話和話務(wù)量可 靈活調(diào)整，同一信道可用于不同方向和不同區(qū)域。缺點(diǎn)有：衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)有較大的延時(shí)， 10GHz 以上頻帶受降雨雪的影響大，衛(wèi)星天線受太陽(yáng)、噪聲影響。 其他媒介通信系統(tǒng) 無(wú)線通信的媒介除了電磁波外，還有紅外線、激光等。 紅外通信時(shí)利用紅外技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)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。發(fā)射系統(tǒng)在對(duì)一個(gè)紅外輻射源進(jìn)行調(diào)制后發(fā)射紅外信號(hào)，而接收系統(tǒng)用光學(xué)裝置和紅外探測(cè)器進(jìn)行接收。紅外通信工作波長(zhǎng)為 860nmp920nm，工作頻率高達(dá) 3x1014Hz。其特點(diǎn)是：?jiǎn)紊詮?qiáng)、小立體角內(nèi)傳播 、保密性強(qiáng)、無(wú)干擾、信息容量大、結(jié)果簡(jiǎn)單，既可以在室內(nèi)使用，也可以在野外使用。由于它具有良好的方向性，適用于國(guó)防邊哨之間的報(bào)名通信。但在野外使用時(shí)它易受氣候影響，紅外射束易被塵埃、雨水等物質(zhì)吸收。激光大氣通信系統(tǒng)所用光源多為二氧化碳?xì)怏w激光器、 YAG 固體激光器、 HeNe 氣體激光器等。其特點(diǎn)是：不擠占寶貴的無(wú)線電頻率資源、電磁兼容性好、抗電磁干擾強(qiáng)、保密性好。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(jī)動(dòng)性和穩(wěn)定可靠的光器件制作問(wèn)題。湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 章 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò) 路由 技術(shù) 雖然 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò) 路由算法不是本文的研究重點(diǎn)，但是作為 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò) 的一個(gè)重要內(nèi)容，這里不得不提。同時(shí) Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò) 路由算法的問(wèn)題是于自組移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)廣播算法內(nèi)容是有重要聯(lián)系的，因此本章節(jié)將詳細(xì)介紹 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò) 路由技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容。 本章首先介紹 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)目標(biāo)及其所面臨的問(wèn)題，之后介紹 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的分類并對(duì)其中幾種典型的路由協(xié)議進(jìn)行介紹，最后對(duì)這幾種路由協(xié)議進(jìn)行定性比較。 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議設(shè)計(jì)所面臨的問(wèn)題 我們知 道 在自組織網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)不再 有 固定基礎(chǔ)設(shè)施或接入點(diǎn) 來(lái) 幫助其實(shí)現(xiàn)路由分組。網(wǎng)絡(luò)中不再 有 缺省的路由，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè) 移動(dòng)主機(jī) 都要求具有獨(dú)立查尋路由并轉(zhuǎn)發(fā) 數(shù)據(jù) 分組的能力。 對(duì)于自組網(wǎng)絡(luò) 需要為其專門設(shè)計(jì)研究新的路由 協(xié)議 算法。 而 設(shè)計(jì)滿足 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的路由協(xié)議所面臨的困難主要有以下幾點(diǎn) : (1)頻繁變化的 網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這些變化主要體現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)加入，離開(kāi)網(wǎng)絡(luò) 和 鏈路權(quán)值系數(shù)的變化 以及節(jié)點(diǎn)的不斷移動(dòng) 。 當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化后，常規(guī)路由協(xié)議需要很長(zhǎng)時(shí)間和較大的代價(jià)才能到達(dá)收斂狀態(tài)。 (2)有限的帶寬資源。 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò) 自 身的傳輸媒介是 依靠 開(kāi)放性的無(wú)線電波，網(wǎng)絡(luò)本身提供的帶寬 有限以及信號(hào)之間的沖突和干擾，使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可得到的有限的傳輸帶寬 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理論上的最大帶寬。 (3)單向的無(wú)線信道。由于無(wú)線收 /發(fā)設(shè)備不同或周圍環(huán)境對(duì)無(wú)線信道的影響，可能會(huì)造成單向的無(wú)線傳輸信道。 (4)受限的計(jì)算和存儲(chǔ)能力以及受限的能源。這就要求路由協(xié)議盡可能簡(jiǎn)單，因而增加了路由協(xié)議的設(shè)計(jì)難度。 Ad Hoc 路由協(xié)議分類 根據(jù) Ad Hoc 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的特殊性，近年來(lái)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(jì) 路由協(xié)議。 IETF 的 MANET 工作小組目前正專注于 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究提出了許多協(xié)議草案，如 TBRPF、 OLSR、 DSR 等。根據(jù)這些路由協(xié)議的觸發(fā)原理，大致可以分為主動(dòng)式也叫表驅(qū)動(dòng)式 (Table Driven)路由協(xié)議、被動(dòng)式也叫按需驅(qū)動(dòng) (On Demand Driven)路由協(xié)議和混合式 (Hybrid)路由協(xié)議三種。如圖 所示。 圖 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分類 主動(dòng)路由協(xié)議 主動(dòng)式路由協(xié)議又稱表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議，每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)一張包含 到達(dá)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的路由信息的路由表，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓S時(shí)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)。源節(jié)點(diǎn)一旦要發(fā)送報(bào)文，可以立即獲得到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由，這類的路由協(xié)議通常是通過(guò)修改現(xiàn)有的有線路由協(xié)議來(lái)適應(yīng)Ad hoc 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)要求，如通過(guò)修改路由信息協(xié)議 (RIP )得到目的節(jié)點(diǎn)序列距離矢量協(xié)議 (DSDV)。因此這種路由協(xié)議的時(shí)延較小，但是協(xié)議需要大量的路由控制報(bào)文路由，協(xié)議的開(kāi)銷較大。特別是在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較大的情況下網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越加頻繁，這樣每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要維護(hù)一張路由表就沒(méi)什么意義，而且資源的浪費(fèi)也是 越加嚴(yán)重。常用的先驗(yàn)式路由協(xié)議有 DSDV, LSR, WRP 等。 被動(dòng)路由協(xié)議 被動(dòng)式路由協(xié)議又稱按需路由協(xié)議，是一種當(dāng)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)才查找路由的路由選擇方式。節(jié)點(diǎn)不需要維護(hù)及時(shí)準(zhǔn)確的路由信息，當(dāng)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)才Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議 主動(dòng)路由協(xié)議 被動(dòng)路由協(xié)議 混合路由協(xié)議 DSDV OLSR ZRP WRP DSR AODV DSDV TORA 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程。與主動(dòng)式路由協(xié)議相比，被動(dòng)式路由協(xié)議的開(kāi)銷小，但是數(shù)據(jù)報(bào)傳送的時(shí)延較大，不適合實(shí)時(shí)性的通信場(chǎng)合。另外，被動(dòng)式路由協(xié)議在進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)時(shí)普遍采用廣播方式，這會(huì)導(dǎo)致許多控制信息重復(fù)地被傳送，進(jìn)而產(chǎn)生冗余、碰撞和競(jìng)爭(zhēng)。常見(jiàn)的被動(dòng)式路由協(xié)議有 AODV, DSR, TORA。 混合路由協(xié)議 混合路由協(xié)議， Ad hoc 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中單純采用主動(dòng)式或被動(dòng)式路由協(xié)議都不能完全解決路由問(wèn)題，因此，許多學(xué)者提出了結(jié)合主動(dòng)式和被動(dòng)式路由協(xié)議優(yōu)點(diǎn)的混合式路由協(xié)議，這種主動(dòng)被動(dòng)混合式的路由能使在網(wǎng)絡(luò)一端新鏈路的產(chǎn)生對(duì)于本地是重大事件，而對(duì)另一端影響很小。也就是說(shuō)，關(guān)于鄰居的信息比遙遠(yuǎn)的目的地節(jié)點(diǎn)的信息更重要。每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須記錄區(qū)域半徑內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的信息。但是，實(shí)施混合式路由也面臨著很多困難，如簇的選擇和維護(hù)、主動(dòng)式和被動(dòng)式路由協(xié)議的合理選擇以及網(wǎng)絡(luò)工作的大流量等問(wèn)題。典型