移动计算技术AdHoc网络路由.ppt

课程主要内容
概述
体系结构
Ad Hoc网络路由
第一页，共七十九页。
内容提要
概述
体系结构
Ad Hoc网络路由
第二页，共七十九页。
基于预先架设网络基础设施的无线网络
蜂窝网络
移动终端通过基站接入移动通信能已经陈旧
有限的无线传输带宽
减少节点之间的交换的消息
减少控制消息带来的额外开销
有限的能量
能量管理机制，各层考虑能量控制，包括网络层路由
安全问题
无线信道的开放性更容易受到各种攻击
移动性使得节点的信任关系不断变化
由于节点资源受限，安全机制应该是分布式的
RTS/CTS，CSMA/CA
网络路由时需考虑
第十四页，共七十九页。
Ad Hoc网络所面临的问题(2)
网络管理
拓扑管理
确定将一组节点组织成网络的机制
移动性管理
跟踪网络中移动节点的位置
服务质量管理
多跳拓扑动态变化的移动Ad Hoc网络使得服务质量保证更加困难
自动配置
…
第十五页，共七十九页。
实现Ad Hoc网络的关键技术
路由协议
服务质量管理
功率控制
传输层性能
Ad Hoc网络互联
安全问题
网络管理
感知网络拓扑结构的变化
维护网络拓扑的连接
高度自适应性
能量、服务质量等约束
信道接入技术
节能机制
多个Ad Hoc网络互联
Ad Hoc内部节点访问Internet
第十六页，共七十九页。
内容
概述
体系结构
Ad Hoc网络路由
第十七页，共七十九页。
节点结构
主机：运行应用程序，完成数据处理等功能
路由器：运行路由协议，完成路由选择、转发分组等功能
无线收发装置：完成数据传输功能
第十八页，共七十九页。
网络结构
平面结构
所有节点地位平等
层次结构
网络被划分为簇（Cluster）
每个簇由簇首节点(Cluster Head)和簇成员节点(Cluster Member)构成
簇首节点可形成更高一级的网络
平面结构
层次结构
第十九页，共七十九页。
平面结构和层次结构比较
平面结构
层次结构
完全分布式的网络
多个簇组成的网络
所有节点的地位是平等的
节点被分为簇首和簇成员，簇首预先指定或者由选择算法产生
不存在网络瓶颈，可存在多条路径，网络健壮性好
簇首节点可能成为网络瓶颈，所有到簇外的通信必须通过簇首节点进行
可扩展性差，每个节点都需要知道到达所有其它节点的路由，适用于中小规模的网络
可扩展性好，簇内路由信息局部化，适用于大规模网络
第二十页，共七十九页。
网络协议栈
基于TCP/IP体系结构
与Internet互联
传统路由协议需要修改，以适应网络拓扑结构动态变化
传输层实现适应于无线网络的端到端可靠服务
Ad Hoc网络多用于能量受限的环境，能量管理尤为重要，因此各层都定义相应的节能机制
可选功能
第二十一页，共七十九页。
Ad Hoc网络中的跨层设计
严格分层的体系结构(OSI参考模型，TCP/IP模型)
协议的设计缺乏足够的适应性，不能满足Ad Hoc网络动态变化的需求，特别是在能量或者QoS等约束条件下
跨层体系结构
任意层之间能够进行信息交互协作
在动态环境下，根据能量或者QoS等约束条件自适应调节
避免重复的功能，减少开销
减少反应时间，快速适应网络动态变化
第二十二页，共七十九页。
内容
概述
体系结构
Ad Hoc网络路由
第二十三页，共七十九页。
Ad Hoc路由概述
需要进行通信的两个节点可能不在相互的无线信号范围内
需要其它节点承担转发工作
节点移动后需要重新建立新的路由
多跳路由
移动
第二十四页，共七十九页。
MANET路由面临的问题
路由信息不易获得
定期交换路由信息或者按需搜索路由的开销大
网络资源有限，并且必须被所有节点共享
节点资源（电池、CPU）等有限
也许不能接收到所有的路由信息
路由信息不完整
移动和分区很难将信息分发到一个没有固定成员网络的所有节点
路由信息可能过期
不可能连续的或者立即交换信息
节点随时移动
无线传播变化大
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MANET对路由协议的需求
收敛迅速
提供无环路由
避免无穷计算
控制管理开销小
对终端无过高要求
支持单向信道
尽量简单实用
路由机制必须适应网络三个不断变化的基本特征
移动节点的总体密度
节点到节点的拓扑
网络的使用模式
第二十六页，共七十九页。
传统的路由协议不适用于Ad Hoc网络
动态变化的网络拓扑结构
节点加入、离开、移动等
路由算法还未收敛,网络拓扑结构就发生变化
有限的系统带宽、能量等资源
周期性地公告路由信息严重降低系统的性能
间歇性的网络分割
传统路由协议容易形成路由回路
单向的无线传输信道
传统路由协议一般假设链路是对称的
适应