【正文】 37 結(jié)論 ........................................................................................................................ 42 參 考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 43 致謝 ........................................................................................................................ 44 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 章 緒論 論文的研究背景和意義 在 便攜式設(shè)備的生產(chǎn)技術(shù)日趨成熟 的今天 ，輕巧的手持設(shè)備 (Handhelds ) 還有 筆記本計(jì)算機(jī) (Notebooks )以及 個(gè)人數(shù)字助理 (Personal Digital Assistants) PDA等 越來(lái)越流行， 已經(jīng)到了十分普及的境地。無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)呈現(xiàn)出空前快速發(fā)展的趨勢(shì)。例如手機(jī)這種移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò) 就 需要 有 預(yù)先建設(shè)好的基礎(chǔ)設(shè)施 (如基站 )或接入點(diǎn)的支持才能實(shí)現(xiàn)， 可是萬(wàn)一 這些 信息基站 或接入點(diǎn)發(fā)生故障不能正常工作 ，或者移動(dòng)節(jié)點(diǎn) (Mobile Node )離開(kāi) 基站的信號(hào) 覆蓋范圍， 那么 這些移動(dòng)節(jié)點(diǎn)就會(huì)失去通信能 力。 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò) 與傳統(tǒng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)根本區(qū)別就是它 不需要有線基礎(chǔ)設(shè)備的支持，通過(guò)移動(dòng)主機(jī)自由的組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通信。正是 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)所具有的這種 無(wú)可比擬的易部署性和抗毀性，使得它在軍事和民用兩個(gè)領(lǐng)域凸顯出 了 廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。 在民用領(lǐng)域，它可以用作其他主要通信系統(tǒng)的補(bǔ)盲 和 災(zāi)后地區(qū)的通信快速恢復(fù) 以及 區(qū)域內(nèi)無(wú)線移動(dòng)會(huì)議等。要保持?jǐn)?shù)據(jù)分組的可達(dá)性和網(wǎng)絡(luò)一致性，然而傳統(tǒng)的洪泛算法要求 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中任意主機(jī)對(duì)于相同的廣播信息都要精確轉(zhuǎn)播一次。盡管 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)路由逐步由 主動(dòng)式 轉(zhuǎn)變?yōu)榘葱栩?qū)動(dòng)，使得路由信息只需 要 在必要時(shí)才計(jì)算出來(lái)，降低了額外負(fù)擔(dān)，但是其路由 的 發(fā)現(xiàn)過(guò)程仍需 要 洪泛 來(lái) 實(shí)現(xiàn)。 因此 尋求高效的廣播算法對(duì)于 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)路由 協(xié)議 設(shè)計(jì)的優(yōu)化以及 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 都 有著十分重要的意義。包括概率型算法、基于計(jì)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(shí)并對(duì)它們的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)比較。在基于概率型算法上進(jìn)行改進(jìn)，它根據(jù) Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的距離動(dòng)態(tài)的調(diào)整轉(zhuǎn)發(fā)概率。 論文的結(jié)構(gòu)安排 全文內(nèi)容如下 ： 第一章：緒論。 第二章： Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)概述。 第三章： Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中的廣播風(fēng)暴問(wèn)題。 第四章： Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)廣播。 第五章：對(duì)現(xiàn)有算法的改進(jìn)。 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 章 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)概述 本章主要介紹 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的基本概念、歷史及發(fā)展現(xiàn)狀，列舉 了 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，并將其與其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)比較分析。 后來(lái)在 1991 年， 標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)采用“ Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)”一詞來(lái)描述這 樣一 種特殊的對(duì)等式 的 無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。 據(jù)此我們 可 以 知 道 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò) 是由 一群具有接收和發(fā)送 信息 并能自由移動(dòng)的節(jié)點(diǎn)或路由設(shè)備 所構(gòu)成 。 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(wú)線網(wǎng) (Packet Radio Network)。早在 1972 年， 美國(guó) DARPA(Defense Advanced Research Project Agency)就啟動(dòng)了分組無(wú)線網(wǎng)PRNET(Packet Radio Network)項(xiàng)目，研究分組無(wú)線網(wǎng)在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下數(shù)據(jù)通信中的應(yīng)用。研究如何 將 PRNET 的成果加以擴(kuò)展，以支持更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，還要開(kāi)發(fā)能夠適應(yīng)戰(zhàn)場(chǎng)快速變化環(huán)境下的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。在分組無(wú)線網(wǎng)已有成果的基礎(chǔ)上對(duì)能夠滿足軍事應(yīng)用需要的、可快速展開(kāi)、高抗毀性的移動(dòng)信息系統(tǒng)進(jìn)行全面深入的研究，并一直持續(xù)至今。 90 年代中期， 隨著一些技術(shù)的公開(kāi)， Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始成為移動(dòng)通信領(lǐng)域一個(gè)公開(kāi)的研究熱點(diǎn)。 90 年代以來(lái)，移動(dòng) Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的研究在世界范圍內(nèi)方心未艾，已經(jīng)從無(wú)線 通信領(lǐng)域中的一個(gè)小分支逐漸擴(kuò)大到相對(duì)較獨(dú)立的研究領(lǐng) 域。 它適合被 用于無(wú)法或不便預(yù)先鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的場(chǎng)合、需快速自動(dòng)組網(wǎng)的場(chǎng)合等。 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 也 是 美軍戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。 還有在美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局主導(dǎo)的GLOMO 計(jì)劃及其子計(jì)劃 WING 中 都 大量使用 了 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。根據(jù) Frost Sullivan 公司 05 年6 月發(fā)布的名為《美國(guó)戰(zhàn)士軍用通信市場(chǎng)》的研究報(bào)告 中 ，美國(guó)戰(zhàn)士軍用通信市場(chǎng) 2020 年的銷售 總 額將 從 05 年的 49 億美元 提升至 約 57 億美元。 因此在 以移動(dòng)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。這時(shí) 對(duì)于搶險(xiǎn)救災(zāi)來(lái)說(shuō) 就需要 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò) ， 這種不 需要 任何固定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 設(shè)施 的預(yù)設(shè)又能迅速 布設(shè)的自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ，來(lái)實(shí)現(xiàn)在搶險(xiǎn)救災(zāi)過(guò)程中的重要信息的通信 。 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的獨(dú)立組織網(wǎng)絡(luò)能力和自組織 等 特點(diǎn)，是這些場(chǎng)合通信的最佳選擇。 它 不僅可 以 用于實(shí)現(xiàn) PDA、手機(jī)、 筆記本 電腦等個(gè)人電子通信設(shè)備之間的 移動(dòng) 通信，還可 以 用于個(gè)人局域網(wǎng)之間的多跳通信。 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)。傳感 器網(wǎng)絡(luò) 可 被廣泛的應(yīng)用 于 國(guó)防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生 、 交通管理、制造業(yè)、抗險(xiǎn)救災(zāi) 、環(huán)境監(jiān)測(cè) 等領(lǐng)域， 它的 應(yīng)用價(jià)值 非凡 ?？茖W(xué)家們各個(gè)地方 利用傳感器網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展生物監(jiān)測(cè)項(xiàng)目研究。由于無(wú)線傳感器 所 具有 的 廣闊的市場(chǎng)前景 ，美國(guó)國(guó)防部遠(yuǎn)景計(jì)劃研究局已 經(jīng) 投資幾千萬(wàn)美元， 來(lái)幫助大學(xué) 進(jìn)行“智能塵?！眰鞲衅骷夹g(shù)的研 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(dòng) WSN 產(chǎn)業(yè)從研發(fā)階段向市場(chǎng) 推廣 階段轉(zhuǎn)移。 與移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)合 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)還可以 作為傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)補(bǔ)充 與 傳統(tǒng)的 移動(dòng)通信系統(tǒng)相結(jié)合，利用移動(dòng) 主機(jī) 的多跳轉(zhuǎn)發(fā)能力擴(kuò)大 傳統(tǒng) 移動(dòng)通信系統(tǒng)的覆蓋 面積 、 平衡 相鄰小區(qū)的業(yè)務(wù)、提高小區(qū)邊緣的數(shù)據(jù) 通信 速率等。因此， Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)也可 為各種通信網(wǎng)絡(luò) 提供 無(wú)線接入 的功能 。這種技術(shù)比起傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)多 模式來(lái)說(shuō)具有諸如節(jié)能和易擴(kuò)容等 多優(yōu)勢(shì)，很多公司開(kāi)始 把 WM技術(shù) 應(yīng) 用于寬帶網(wǎng)絡(luò)接入，而且相關(guān)的無(wú)線路由器等產(chǎn)品也已 經(jīng) 開(kāi)始 商用。日本某市已 成熟 使用 WM 連接了13 個(gè)小學(xué)、 4 個(gè)中學(xué)和 18 個(gè)市政建筑。 將來(lái) ， Wireless Mesh 在 各方面 領(lǐng)域的應(yīng)用更是無(wú)可限量。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。 如美國(guó)的 AMPS 系統(tǒng)。 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。 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)。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)。目前 ITU接受的 3G 標(biāo)準(zhǔn)主要有以下三種： WCDMA， CDMA2020 與 TDSCDMA。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(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]。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。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。也可以在基站的協(xié)調(diào) 下 進(jìn)行。 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。蘋果公司把自己開(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。 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。 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)。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。 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。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。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。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 。 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。 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。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)。 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)。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。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。 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。紅外通信工作波長(zhǎng)為 860nmp920nm，工作頻率高達(dá) 3x1014Hz。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。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。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。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。 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。 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。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) 。 (2)有限的帶寬資源。 (3)單向的無(wú)線信道。 (4)受限的計(jì)算和存儲(chǔ)能力以及受限的能源。 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。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。 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)。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。常用的先驗(yàn)式路由協(xié)