【文章內(nèi)容簡介】 構(gòu)，可以對無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化做出迅速的反應(yīng)。在無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中，任意一個(gè)移動(dòng)終端都能夠擔(dān)當(dāng)服務(wù)器與主機(jī)的角色 ：當(dāng)移動(dòng)終端作為主機(jī)時(shí)，則路由單位需要啟動(dòng)面向客戶的相應(yīng)的程序 。而當(dāng)移動(dòng)單位作為路由節(jié)點(diǎn)時(shí)，此時(shí)擔(dān)任主機(jī)角色的移動(dòng)單位就應(yīng)該啟動(dòng)面向主機(jī)的對應(yīng)的程序，并通過動(dòng)態(tài)路由表策略，實(shí)時(shí)更 新路由表，來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)包的分組轉(zhuǎn)發(fā)及路由維護(hù)功能。每對移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間的路由路徑通常是由多路徑組成，但吉林師范大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文 2 是因?yàn)橐苿?dòng)節(jié)點(diǎn)間的無線傳輸受到距離限制，所以，應(yīng)該通過多路徑，憑借若干個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的遠(yuǎn)距離傳輸限制，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的目的。因此無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)也叫做多跳無線網(wǎng)絡(luò)、自組織網(wǎng)絡(luò)、無固定設(shè)施網(wǎng)絡(luò)或?qū)Φ染W(wǎng)絡(luò)。 由于無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)自身的特點(diǎn)，與以往的無線網(wǎng)絡(luò)和固定有線網(wǎng)絡(luò)相對比，無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)具有以下幾個(gè)特點(diǎn) ： (1) 網(wǎng)絡(luò)自組織。與其它傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò) 沒有任何固定網(wǎng)絡(luò)設(shè)施做支持，所以，該網(wǎng)絡(luò)也可以在任何環(huán)境下建立一個(gè)沒有約束的自組織的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。 (2) 無中心。在無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中，所有移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)終端都可以是服務(wù)器，也可以是客戶，所以沒有網(wǎng)絡(luò)控制中心，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是對等的，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)不會(huì)影響節(jié)點(diǎn)間的通信，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的故障損壞也不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的通信，可以說，無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的抗毀性。 (3) 動(dòng)態(tài)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)因?yàn)闆]有固定的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，所以網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)可以自由移動(dòng)，不會(huì)受區(qū)域范圍限制通信，也 不受速度和移動(dòng)方式的約束，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)過程中，無線收發(fā)設(shè)備的收發(fā)功率會(huì)自動(dòng)地產(chǎn)生變化，加上無線信道之間也會(huì)產(chǎn)生互相影響因素，因此，無線 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有動(dòng)態(tài)性。 (4) 分布式網(wǎng)絡(luò)特性。網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠承擔(dān)路由功能，且沒有網(wǎng)絡(luò)控制中心，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間都是對等的，并以分布式協(xié)作的方式數(shù)據(jù)通信，網(wǎng)絡(luò)中單一的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障不會(huì)對網(wǎng)絡(luò)整體的通信造成影響。無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)采用無線多路徑傳輸方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，這使得無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)要求更多的帶寬用于網(wǎng)絡(luò)傳輸消耗，在無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中，考慮到收發(fā)頻率的衰減、信道擁堵、交互和噪聲干擾等因素，使得帶寬消耗更低。無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的這些特性使得無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)在很多方面比有固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線網(wǎng)絡(luò)更有優(yōu)越性。 無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu) 由于無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)具有的對等結(jié)構(gòu)、自組織等特性，使其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)有很多不同 ， 優(yōu)勢與劣勢并存，對于網(wǎng)絡(luò)安全也影響至深。 無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)都具有路由和服務(wù)器的功能。從功能上看，網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可分為主機(jī)、路由以及移動(dòng)終端二個(gè)部分。其中主機(jī)部吉林師范大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文 3 分基本上是 進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)之間的路由信息 。路由部分則是建立并動(dòng)態(tài)維護(hù)路由表 ， 更新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，完成數(shù)據(jù)報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā) 。移動(dòng)終端設(shè)備主要負(fù)責(zé)收發(fā)信號(hào) 。從物理結(jié)構(gòu)上看，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可分為單主機(jī)傳輸節(jié)點(diǎn)和多主機(jī)傳輸節(jié)點(diǎn) ， 其中單主機(jī)傳輸節(jié)點(diǎn)還可以分為單傳輸節(jié)點(diǎn)和多傳輸節(jié)點(diǎn)。其中，單主機(jī)傳輸中的單傳輸節(jié)點(diǎn)具有比較簡單的結(jié)構(gòu)，只有手持設(shè)備采用此結(jié)構(gòu) 。單主機(jī)傳輸中的多傳輸節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)比單傳輸?shù)纳燥@復(fù)雜，需要在兩個(gè)或兩個(gè)以上網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置中間節(jié)點(diǎn)來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信 。多主機(jī)多傳輸節(jié)點(diǎn)則顯得靈活性強(qiáng)，具有較好的適應(yīng)性，并能夠使多個(gè)信道信號(hào)同時(shí)傳輸。因此 無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)往往也能夠作為路由節(jié)點(diǎn)來與其他無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 在無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中，由于其無中心、分布式和動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，因而沒有一個(gè)穩(wěn)定并有抵抗能力的控制中心來控制節(jié)點(diǎn)，因此無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)只有對等式機(jī)構(gòu)和分級(jí)結(jié)構(gòu)。 對等式結(jié)構(gòu) 無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的對等式結(jié)構(gòu)也叫作對平面結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中所有移動(dòng)節(jié)點(diǎn)都是對等平等的關(guān)系 ， 沒有主從性，網(wǎng)絡(luò)中的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間互相通信時(shí)，一般要有多條路由途徑，從而能夠達(dá)到平衡道路流通和優(yōu)化路徑的目的。對等式結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)的收發(fā)信號(hào)范圍 較小，隨著網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)設(shè)備越來越多，尤其是在網(wǎng)絡(luò)中多數(shù)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)移動(dòng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)資源一部分不能得到有效分布 ， 有可能造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓或者網(wǎng)絡(luò)故障，因此平面結(jié)構(gòu)不能夠被集中控制。此外，平面結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展的空間較小 ， 網(wǎng)絡(luò)中路由的任何動(dòng)態(tài)變化，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要獲得的路由信息 的節(jié)點(diǎn)和所有其他節(jié)點(diǎn)，這將大大消耗網(wǎng)絡(luò)的有限資源。所以，平面結(jié)構(gòu)只適用于小型和中等規(guī)模的無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)。 分級(jí)結(jié)構(gòu) 無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的分級(jí)機(jī)構(gòu)更復(fù)雜一些， Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)被劃分成不同水平高度的網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)級(jí)別，被分為一個(gè)或多個(gè)簇，每個(gè)簇是由 一個(gè)個(gè)群集組成的多個(gè)集群，多個(gè)簇又形成高級(jí)別網(wǎng)絡(luò)，等等，并且可以被劃分成一個(gè)群集數(shù)，在一個(gè)更高層次的網(wǎng)絡(luò)，簇群并形成高級(jí)網(wǎng)絡(luò)，上升到最高。簇頭節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)簇間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，主要是預(yù)定或簇頭選舉算法來確定。 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)的通信頻率，所述分級(jí)結(jié)構(gòu)分為單頻和多頻的分層網(wǎng)絡(luò)吉林師范大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文 4 的分層網(wǎng)絡(luò)。所有節(jié)點(diǎn)都使用相同的頻率在分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的單頻，以建立一個(gè)通信連接，其中，所述的第一簇被連接到兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)集群的第一簇需要網(wǎng)關(guān)的身份，以便能夠與其他集群，首先要建立一個(gè)連接通信。分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的多頻，具有多個(gè)用于連接的通信的 頻率，使較低的網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)的通信范圍是小的，先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)通信覆蓋的第一簇。在網(wǎng)絡(luò)中的不同高度水平有一個(gè)高層次的節(jié)點(diǎn)，因此所使用的不同的頻率的高級(jí)別節(jié)點(diǎn)可以與不同級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)通信連接。第一群集和群集構(gòu)件之間的通信所使用的頻率，為的第一簇之間的網(wǎng)絡(luò)通信中的同一個(gè)頻率，所使用的頻率的不同級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)簇頭之間的通信。層次結(jié)構(gòu)的平面結(jié)構(gòu)相比，最大的優(yōu)勢在于可擴(kuò)展性，獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的限制，遇到復(fù)雜的大型網(wǎng)絡(luò)，通過增加集群的數(shù)量或提高網(wǎng)絡(luò)的系列，以提高網(wǎng)絡(luò)容量。在一個(gè)分層的網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以成為一個(gè)簇頭，簇頭節(jié)點(diǎn)是主要負(fù)責(zé) 維護(hù)到其他簇頭的路由，簇頭和簇成員的變化動(dòng)態(tài)地選擇合適的算法，因此保持層次結(jié)構(gòu)，尤其重要的是選擇合適的簇頭，簇頭選擇算法能夠重新集群網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生相應(yīng)的變化。該算法的選擇取決于不同的應(yīng)用需求，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)。選擇不同的算法有不同的優(yōu)化目標(biāo)，包括最小化集群計(jì)算和維護(hù)開銷，簇頭最小化與最大化集群的穩(wěn)定和最大限度地提高節(jié)點(diǎn)的生存時(shí)間。此外，以上的平面結(jié)構(gòu)的定位節(jié)點(diǎn)的層次結(jié)構(gòu)的定位是簡單而有效的，在平面結(jié)構(gòu)中，查詢在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的查詢，它必須是在層次結(jié)構(gòu)中，因?yàn)槿杭谝粋€(gè)包含了所有的集群在集群成員 的信息，需要查詢的節(jié)點(diǎn)信息可以通過查詢獲得的第一個(gè)簇。另外，節(jié)點(diǎn)的定位和處理比的平面結(jié)構(gòu)的層次結(jié)構(gòu)，具有的優(yōu)點(diǎn)，可以得到的節(jié)點(diǎn)的地址被分配一個(gè)邏輯順序，根據(jù)群集頭和群集。除此之外，平面結(jié)構(gòu)是沒有的結(jié)構(gòu)的分層結(jié)構(gòu)的中心是一個(gè)集中的管理的結(jié)構(gòu)，其中，所述的第一簇的分層結(jié)構(gòu)是一個(gè)控制中心，對應(yīng)于：通過分級(jí)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)被劃分成一個(gè)相對獨(dú)立的這些集群集群和簇頭控制中心福路由算法可以減少開銷和廣播泛濫，更輕松地管理移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)接入無線信道，并能提高網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和 QoS 支持能力。近年來， Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量 的改善，越來越多地選擇中心管理模型的層次結(jié)構(gòu)，逐漸呈現(xiàn)出分層的趨勢。 吉林師范大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文 5 第 2章 無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)探討 論 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的核心是路由協(xié)議，完善的路由協(xié)議可以為搭建完整的無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)。與配備固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相比， Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的建立更有難度，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是相對穩(wěn)定的，而 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)假定是不斷變化的。此外，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議主要依靠海量的分布式數(shù)據(jù)資料，這些數(shù)據(jù)庫一般存儲(chǔ)在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)上，而 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)不能做到長時(shí)間保存信息，況且這些數(shù)據(jù)信息也并不總是完全可信的。有文獻(xiàn)表明，比較好的的 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議應(yīng)該滿足以下功能 ： 保持網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫ㄐ牛磺宄W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化；較好的自適應(yīng)性。 根據(jù)路由表的特點(diǎn)， Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的路由方案大致可分為 ： 表馭動(dòng)路由協(xié)議、按需馭動(dòng)路由協(xié)議和混合路由協(xié)議。表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議又稱提前反應(yīng)路由協(xié)議，是說網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)有規(guī)律的交換路由信息，得到其他節(jié)點(diǎn)的路由。因?yàn)檫@種方式需要持續(xù)的在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間交換路由信息，所以占用了大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，而實(shí)際上有相當(dāng)一部分的路由信息并 不是路由需要的，這樣就浪費(fèi)了了網(wǎng)絡(luò)資源，所以表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議一般只用在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，不會(huì)適用于 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)。按需路由協(xié)議又稱應(yīng)急性路由協(xié)議，是說節(jié)點(diǎn)只有在自己需要的時(shí)候菜進(jìn)行路由交換和查找，也就是說，節(jié)點(diǎn)之間的信息交換不必有固定規(guī)律，這解決了因持續(xù)交換所有路由信息造成的網(wǎng)絡(luò)帶寬浪費(fèi)?；旌下酚蓞f(xié)議是結(jié)合了表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議和按需驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議，它先在一定范圍內(nèi)應(yīng)用表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議，減小路由控制消息交換的范圍，當(dāng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)距離較大時(shí)，則通過反應(yīng)式路由協(xié)議查找發(fā)現(xiàn)路由，這樣就平衡了路由協(xié)議的控制消耗和時(shí)延兩個(gè)方面。目前，大多數(shù) Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議應(yīng)用的是反應(yīng)式路由方案，其中，具有代表性的有動(dòng)態(tài)資源路由協(xié)議、請求距離向量協(xié)議等，而目的序列距離矢量路由協(xié)議則是表馭動(dòng)路由協(xié)議的代表。 服務(wù)質(zhì)量 服務(wù)質(zhì)量（ QoS）是指網(wǎng)絡(luò)通信需要滿足一些性能指標(biāo)，包括 網(wǎng)絡(luò)延時(shí) ，吉林師范大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文 6 可以使用的 帶寬，丟包率 等等 。目前，很多網(wǎng)絡(luò)要求網(wǎng)絡(luò)提供 帶寬管理控制 的業(yè)務(wù)。 QoS 質(zhì)量保證 有了很大的優(yōu)化 ， 不過大多數(shù)程序只為特定環(huán)境服務(wù) ，不能直接使用 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)。 由于 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)鏈路質(zhì)量差，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 隨時(shí)變化 ， 信道利用存在競爭，因此， QoS 保證問題變得更加復(fù)雜。 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的 QoS 技術(shù)主要有以下的問題：隨時(shí)間變化的無線信道、無線電信道帶寬的限制、路由制度、 小容量電池電量。 無線 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)要求網(wǎng)絡(luò)資源的利用更加合理，要求數(shù)據(jù)傳輸性能更可靠，同時(shí)要求為多媒體業(yè)務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)帶寬控制保障，目前大致有 3 種 QoS 方案，該方案不僅要求適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞娜魏巫兓蜔o線信道的互相影響，同時(shí)還要求保證與其他網(wǎng)絡(luò)通信。 集成服務(wù)模型 集成服務(wù)模型是從 Inter 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的綜合服務(wù)模型開發(fā)，利用電話網(wǎng)絡(luò)和 ATM 虛連接機(jī)制。各型號(hào)的特點(diǎn)可用于路由器做高速處理大量的數(shù)據(jù)流，但這樣做將導(dǎo)致骨干路由器成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸，為每個(gè)數(shù)據(jù)流的資源預(yù)留協(xié)議，但保留終端到終端的