基于OPNET的无线移动自组织网络
1 引言
1.1 课题研究的背景及意义
最近几年来，随着Internet的发展，连入网络的主机和用户数目逐年呈指数增长。网络的普及为我们的生活带来了许多方便而快捷的服务，如下载网上信息、收发电子邮件、实现远程办公等等，人们变得越来越依赖于计算机网络。与此同时，移动计算机网络业务也逐渐成为人们日益关注的话题。在网络中提供移动性支持可使网络用户在任何时刻、任何地点通过网络发送和接收各种数据，实现人们提出的“Anytime, Anywhere, Mobile Networks in your pocket”的愿望。
无线移动自组织网络作为移动计算机的一种特殊形式，由于它不需要固定的基站，各个节点均可自由移动，且能实现动态的连接，加上其具有生存性极强，且创建与移动极为方便的特点，使之弥补了蜂窝系统与有线网络的不足，在许多特殊情况下有着不可替代的作用。可广泛应用于国防战备、灾难援助、法律执行等无法得到有线网络支持或某些只是临时需要通信但建立有线通信网络代价太大的环境，且可以作为生存性极强的后备网络[2]。因此，移动自组网的研究对科技进步具有重大促进作用。同时，随着移动自组网络研究的发展和相关产品的成熟，移动自组网必将越来越受到人们的重视，会有越来越多的应用领域，因而其具有广泛的研究与发展前景。而天线模型作为影响网络性能的一个重要因素，是确保移动自组网络正确运行的关键。对该领域进行深入而广泛的研究将为移动自组网的应用提供重要科学依据[3]。
1.2 无线移动自组织网络网络的特征
无线移动自组织网络是一种不同于现有网络的特殊无线网络，强调无中心接入、多跳路由，移动终端节点不仅具有主机的功能，还具有路由器的功能。
无线移动自组织网络是由一些带有无线收发装置的移动节点，通过无线信道连接形成的，具有网状拓扑结构的特殊网络。节点的移动性，导致了网络拓扑结构随时间的变化性。在无线移动自组织网络中，由于无线通信覆盖范围的有限性，两个无法直接通信的节点可以利用其他节点的路由转发功能进行通信。它可以在没有或不便利用现有的网络基础设施的情况下提供一种通信支撑环境，从而拓宽了移动通信网络的应用环境。
在无线移动自组织网络中，节点兼备主机和路由器两种角色。一方面，节点作为用户主机运行相关的协同应用程序；另一方面，节点作为路由器运行相关的路由协议，进行路由发现、路由维护等常见的路由操作，对接收到的信宿不是自
己的分组需要进行分组转发。
由此可以看出，与其他通信网络相比，无线移动自组织网络具有以下特征:
(1)网络的自组织性: 无线移动自组织网络相对常规通信网络而言，最大的区别就是可以不需要硬件基础网络设施的支持，在任何时刻、任何地点快速构建起一个移动通信网络。它的建立不依赖于现有的网络通信设施，具有自组织性。
(2)动态的网络拓扑结构:在无线移动自组织网络中，网络中的节点可以在网中随意移动。主机的移动会导致主机之间的链路增加或消失，主机之间的关系不断发生变化。在自组网中，主机可能同时还是路由器，因此，移动会使网络拓扑结构不断发生变化，而且变化的方式和速度都是不可预测的。
(3)网络的分布式:在无线移动自组织网络中没有中心控制节点，主机通过分布式协议互联。无线移动自组织网络的某个或某些节点发生故障，其余的节点仍然能够正常工作，增强了网络健壮性。
(4)有限的无线传输带宽无线移动自组织网络中的节点是通过无线信道进行数据传输的，无线信道本身的物理特性使得网络的网络带宽相对有线网络要低的多；另外，无线信道竞争时所产生的信号衰落、碰撞、阻塞、噪声干扰等因素使得移动终端可得到的实际带宽远远小于理论中的最大带宽值。
(5)移动终端的有限性: 无线移动自组织网络中的移动用户终端内存小、CPU 处理能力低、所带电源有限使得无线移动自组织网络设计更加困难。
(6)安全性差：无线移动自组织网络是一种无线方式的分布式结构，所以更加容易被窃听、入侵、网络攻击和拒绝服务等；不过无线移动自组织网络的分布式特性相对于集中式的网络具有一定的抗毁性。
(7)生存时间短: 无线移动自组织网络主要用于临时的通信需求，相对与有线网络，它的生存时间一般比较短。
1.3与蜂窝无线网的比较
一无中心和自组织性
传统的蜂窝网由基站和用户终端组成，基站是蜂窝的控制和协调中心；而在无线移动自组织网络中每个节点都是“自治”的主体，节点之间地位平等，这种分布式的结构要求在上层协议中能够让每个节点协同的保持和维护网络的状态。
二多跳通信
蜂窝网的通信方式是用户终端和基站上下行直接通信，采用FDMA、TDMA、CDMA等多址通信方式；对于无线移动自组织网络而言，一个信源信宿对节点可以是网络内部的任何两个节点，由于每个节点发射功率有限，节点的覆盖范围是有限的，因此在很多情况下，它们之间的通信需要经过其他中间节点转发，即需要通过多跳来实现。
1.4与有线网络的比较
一拓扑结构动态变化
在无线移动自组织网络中，网络的拓扑变化可以说是非常剧烈，这种变化主要来自两个方面：一是节点加入和退出频繁，二是网络中结点本身的移动性。此外，在有线的网络中，路由节点(路由器)的变化性比终端节点(主机)小的多；而无线移动自组织网络中所有节点既可能是发送、接收节点也可能是路由节点，它们的高变化性使路由信息的更新要求很快，这就使得需要路由协议重新配置路由信息的机制反应迅速并且开销较小。
二节点能量有限
无线移动自组织网络中的移动节点依靠电池来提供能量，能量决定节点的生存期，过分消耗节点的能量导致这些节点退出网络会使网络分割，影响网络的连通性，因此无线移动自组织网络中的路由选择要综合考虑对能量进行优化。
三无线链路带宽有限、容量可变
无线链路的容量显著低于有线链路的容量，考虑多接入、多径衰减、噪声和信号干扰等因素后，无线通信实际的吞吐量常常远远低于它的最大传输效率，以至于在网络中出现拥塞成为一种正常情况，而不是意外。
1.5关键技术
无线移动自组织网络涉及的技术很多，全球的研究人员在这方面开展了大量的研究。综合而言，主要体现在如下几个方面。
一、信道接入技术
信道接入技术是无线移动自组织网络协议的基础。它控制着节点如何接入无线信道，对无线移动自组织网络的性能起着决定性的作用。无线移动自组织网络的无线信道不同与普通网络的共享广播信道、点对点无线信道和蜂窝移动通信系统中由基站控制的信道，它是多跳共享的多点信道。即一个节点发送信息时，邻居节点(也只要邻居节点)可以收到。此外，无线移动自组织网络还存在独特的隐藏终端和暴露终端问题。这些问题需要专门设计的信道接入技术才能解决。
二、路由协议
路由协议是无线移动自组织网络的重要组成部分。要实现多跳路由，必须要有路由协议的支持。IETF成立的MANET工作组目前就主要负责无线移动自组织网络IP层路由的标准化工作。
三、服务质量保证
无线移动自组织网络出现的初期，主要用于传输少量的数据信息。随着应用的不断扩展，需要在无线移动自组织网络传输话音、图像等多媒体信息。多媒体信息对带宽、时延、时延抖动等都提出了很高的要求。这就需要提供一定的服务
质量保证。无线移动自组织网络中服务质量保证是个系统性问题，不同层都要提供相应的机制。比如应用层要提供自适应信源编码和压缩技术，网络层要提供QOS路由，链路层要提供资源预留策略等。
四、安全问题
无线移动自组织网络的特点之一便是安全性较差，易受窃听和攻击。因此，需要研究适用于无线移动自组织网络的安全体系结构和安全技术。
五、网络互联技术
在很多场合下，无线移动自组织网络要与其他网络互联。比如在军事应用中，采用无线移动自组织网络技术的战斗网要接入更高级的战场通信系统。在有的情况下，无线移动自组织网络还要作为末端子网接入因特网。由于无线移动自组织网络采用了不同的路由协议和传输层服务，在网络互联时需要进行相应的转换工作。
1.6无线移动自组织网络的应用领域
一、军事应用
军事应用是无线移动自组织网络技术的主要应用领域。因其特有的无需架设网络设施、可快速展开、抗毁性强等特点，无线移动自组织网络是数字化战场通信的首选技术。美军战术互联网的核心技术就是无线移动自组织网络技术。美军的近期数字电台(Near Term DigitalRadio, NTDR)和无线互联网控制器等通信装备都使用了无线移动自组织网络技术。
二、无线传感器网络
传感器网络[4]是无线移动自组织网络技术应用的另一大领域。采用传感器网络将能够跟踪从天气到企业商品库存等各种动态事物，极大的扩充互联网的功能。对于很多应用场合来说传感器网络只能使用无线通信技术，并且传感器的发射功率很小。分散的传感器通过无线移动自组织网络技术组成一个网络，可以实现传感器之间和与控制中心之间的通信。这种网络具有非常广阔的应用前景。
三、紧急和突发场合
在发生了地震、水灾、火灾或遭受其它灾难后，固定的通信网络设施都可能无法正常工作。此时无线移动自组织网络能够在这些恶劣和特殊的环境下提供通信支持，对抢险和救灾工作具有重要意义。此外当刑警或消防队员紧急执行任务时，可以通过无线移动自组织网络来保障通信指挥的顺利进行。
四、个人通信
个人局域网(Personal Area Network, PAN) [5]是无线移动自组织网络技术的又一应用领域，用于实现PDA、手机、掌上电脑等个人电子通信设备之间的通信，并可以构建虚拟教室和讨论组等崭新的移动对等(Mobile Peer-To-Peer) [6]应用。考
虑到电磁波的辐射问题，个人局域网通信设备的无线发射功率应尽量小，这样无线移动自组织网络的多跳通信能力将再次展现它的独特优势。
2通信仿真机制
在OPNET仿真软件中，大部分的模型都可以归结为一个由若干相互通信的组成的分布式子系统。子系统之间主要依靠一些特定的通信方式来传递信息。这些方式包括数据报的通信机制、通信链路机制、应用接口控制信息(ICI)通信机制和统计线通信机制。
2.1基于包的通信机制
在OPNET中，数据包是最基本的信息载体，也是模块间通信最常用的方式。数据包是OPNET为支持面向消息通信的一种数据结构，由不同的数据字段组成，可看作对象，可以动态创建、修改、检查、复制、发送、接收、销毁。数据包有两种格式，一种是格式化数据包，数据包的内容可以通过数据包的字段名称来获得和修改;另外一种是非格式化数据包，其字段没有名称，存取内容依靠内部的索引机制。
数据包流是一种物理连接，可以在同一个节点内部的不同模块间传递数据，定义在源模块的输出端口和目的模块的输入端口之间。OPNET提供三种通过数据流传送数据并通知目的节点数据包到达的方法：
(1)非强迫调度模式:目的模块通过数据流的中断来获知数据包的到达。但要等待目的模块此时正在服务的其他高级中断完成之后才可以引起中断。
(2)强迫模式:数据包到达目的模块后，立即引发中断，目的模块可以立刻得知数据包的到达，这是一种比较急迫的数据处理方式。
(3)静止方式:数据包到达后并不引发中断，只是将数据包插入到输入队列的存储区中，目的模块只有在显示自己的输入数据包队列发现并取出该数据包后数据传输任务才算完成[7]。
2.2应用通信链路进行通信
数据包在同一节点内，可通过数据包流来传递，当传输到其他节点时，就需要使用通信链路作为节点间的物理链路。OPNET提供三种类型通信链路作为直接的物理链路:点到点链路(Point-to-Point)、总线链路(Bus)、无线链路(Radio)。点到点链路能够在一对节点之间传送数据包;总线链路可以将一个数据包自动地传送到多个目的地，通常用来代表局域网、计算机总线或其他基于广播的网络;无线链路则用来模拟无线信道的频率、功率、干扰等特性，其特性是广播、时变以及节点的移动性。
为描述各个特点，OPNET采用一系列管道阶段来模拟链路的特性。例如:点到点链路要经历4个管道阶段;总线链路共有6个管道阶段;无线链路共有13个
管道阶段。
2.3使用接口控制信息(ICI)进行通信
基于ICI的通信机制类似于数据包的通信机制，且ICI数据结构也类似数据包，但比包结构更简单，只包含用户自定义的域，而不存在封装的概念。ICI的应用场合主要是:ICI是与事件关联的用户自定义的数据列表，ICI与事件绑定，以事件为载体，可以用在各种有关事件调度的场合，因此比包的应用范围更广。如需传输额外信息又想避免使用包本身，可以使用ICI。
为将ICI与一事件关联，仿真核心采用一种称为绑定的机制，一个进程在一个时刻只能绑定一个ICI。绑定后进程生成的新事件都自动与绑定的ICI地址相联系。
2.4利用统计量进行通信
对于一些特定类型的进行少量信息通信的应用而言，利用数据包流就显得过于复杂。因为数据包流要经过一个完整的创建、传输、处理、销毁等过程。OPNET 提供了非常简单的接口，用来在模块间传输单独的数字值，该接口由节点域中的对象—统计线来完成，待通信的值称为统计量。统计线最普遍的应用之一是使得用户所定义的进程能够获知同一节点内其他模块的状态。尤其适用于动态监控其他模块的应用。另外，统计线可以作为信号量，用于实现不同模块进程的底层信令机制。
3 OPNET简介
OPNET最早是1986年由麻省理工大学的博士创建的，并发现网络模拟非常有价值，因此于1987年建立了商业化的OPNET，目前正广泛的应用于企业、网络运营商、以及军事、教育、银行、保险等领域。
3.1 OPNET的运用范围
在OPNET的各种产品中，Modeler几乎包含了其他产品的功能，针对不同的领域，表现出不同的用途:
1)对于企业网的模拟，Modeler调用已经建立好的标准模型组网，在某些业务达不到服务质量要求的情况下，如网上交易、数据库等业务响应慢于正常情况，Modeler捕捉重要的流量进行分析，从业务、网络、服务器三方面找出瓶颈。
2)对于比企业网更复杂的运营商(ISP)网络的模拟，Modeler焦点放在整个业务层、流量的模拟，使运营商有效查出业务配置中产生的错误。
3)针对研发的需求，Modeler提供了一个开放的环境，使用户能够建立新的协议和设备，并且能够将细节定义并模拟出来。
3.2 OPNET Modeler的建模机制
OPNET Modeler是目前业界公认的最优秀的通信网络、设施、协议、算法的仿真及建模工具。它采用三层建模机制:最底层为进程(Process)模型，以有限状态机来描述协议;其次为节点(Node)模型，由相应的协议模型构成，反映设备特性;最上层为网络模型。三层模型和实际的协议、设备、网络完全对应，全面反映了网络的相关特性。
Modeler采用面向对象的模拟方式(Object-oriented Modeling)[8]，每一类节点开始都采用相同的节点模型，再针对不同的对象，设置特定的参数。例如，配置多个WLAN工作站，他们采用相同的节点模块，界面上，可以设置不同的IP 地址和WLAN参数。
Modelre基于事件触发的有限状态机建模(Finite State Machine Modeling)，避免以时间出发，变成以事件词法的建模。采用离散事件驱动(Discrete EventDriven)的模拟机理，与时间驱动相比，计算效率大大提高。例如在仿真路由协议时，如果要了解封包是否到达，不必要每隔很短时间去周期性地查看一次，而是收到封包，事件到达才去看。每一时刻，FSM将停留在待定状态，之后收到事件，完成事件并跳转状态。例如路由协议要做的事有获取周边节点的地址，建立拓扑信息，之后路由表稳定下来，在收到封包将其转发到下一个节点，这些事件中断将引起相应的状态转移[9]。
Modeler采用混合建模机制，把基于数据包分析方法和基于统计的数学建模方法结合起来，模拟网络中的包在节点间的流动和节点内部的处理过程，能追踪协议设计中的每一个细节，同时大大提高了仿真效率。
3.3 OPNET Modeler 的仿真对象
使用Modeler仿真大体可以分成6个步骤，分别是配置网络拓扑(Topology)、配置业务(Traffic)、收集结果统计量(Statistics )、运行仿真(Simulation)、调试模块再次仿真(Re-simulation)、最后发布结果和拓扑报告(Report) [10]。
OPNET Modeler可以进行仿真的文件对象为:
1) project(工程编辑器)、node model(节点编辑器)、process model(进程编辑器)。
2) link model(有线链路模型编辑器):设定链路的各项参数。
3 ) path model:用来显示流经过的路径，仿真完成后出现与路径模型相对应的路由表，通过路径模块显示一个流是怎么路由的。
4) demand model（背景流量模型):配置应用背景流和网络背景流，demands 物件拼盘中包含各种已经定义好的背景流模型。
5) external source(外部文件):其中包含若干个外部参数，用在进程模块中，某函数在两个及其两个以上的函数用到的时候就应该定义成外部函数。
6) header file:收集所有的头文件。
7) pipleline stage:为管道阶段建模，描述物理层的表现，3种opnet链路:无线、有线点到点、总线都是由相应的管道阶段组成。
8) analysis configuration(结果分析编辑器)
9) probe model(探针模型):用来收集统计量，选择统计量的第一种方式是在工程上单击右键，在node statistics中有一系列已经分好组的统计量可供选择，如果要收集的统计量不在这里，则可以使用探针模型，单击相应的统计功能键可收集节点、链路、路径、背景流量、配对物件coupled node、属性的统计。其中的配对物件一般用于无线网络，是指逻辑链接上为一对。
10) simulation sequence:高级仿真配置文件，用来定义更加全面的仿真，该文件与高级仿真属性对话框的设定相互管理。
11) antenna pattern(天线模型)和modulation curve(调制曲线):用于无线模型。
12) extern system definition:定义opnet与外部系统交互的信息格式。
13) filter model(自定义结果过滤器):用来对已得到结果进一步加工，使得结果能够突出某方面或更容易被理解。
14) environmet file:对应高级仿真属性files选项卡，包含运行仿真的各种途径。
15) generic data file:是一个文本文件，opnet有一类标准的核心函数专门针对这种特殊文件的读取，并可检验内存和做一些预处理工作。
16) ICI editor(接口控制信息格式编辑器):比封包要广。
17) packet format(封包格式编辑器):定义封包的域等内容。
18 ) pdf editor(概率分布函数编辑器):支持用户自定义概率函数。
总之，OPNET的模型是面向对象的，构造的模型具有很好的继承性和可用性，支持高级语言C/C一描述，可以实现复杂的通信协议，是通信协议设计中首选的仿真平台。
3.4 无线移动自控制组织网络的OPNET仿真建模方法
利用OPNET，我们将移动无线移动自组织网络建模分为3级。第一级为网络级，主要是网络拓扑的描述;第二级是组成该网络拓扑的各类节点模型的描述。一个节点模型类似一个多进程的堆栈。第三级即最后一级是组成节点模型的各个进程的描述。这些进程模型被设计成用C代码实现的有限状态机。
（1）网络模型
网络模型描述了物理网络的布局和资源，它包括节点、连接和端口。节点代表硬件，如计算机、交换机、路由器、多路复用器或任何类型的通信处理或计算设备，连接代表节点间的传输媒体，包括从LAN的总线到卫星信道的任何类型的传输媒体，节点和连接通过端口相互关联。移动无线移动自组织网络模型由N
个移动节点组成，依次为0, 1, 2.…，N-1，随机地分布在XXY的矩形区域中，通过无线链路通信。
（2）节点模型
节点模型用于定义每一个节点的行为，一个节点通常由多个模块组成，每个模块完成一部分节点的行为，如数据的产生、存贮等。模块通过packet streams 或statistic wires相连。网络中的每个节点由它的IP地址唯一标识。所有节点都具有相同的节点模型。节点模型试图重现OR协议栈，只是为强调路由实现而将某些层次合理地省略了，因为仿真建模的主要目的是为移动无线移动自组织网络路由实现提供试验床。
节点模型由以下进程模块组成:source模块，application模块，routing模块，wireless- mac模块，wlan_rx+wlan tx模块，sink模块，mobility模块。
（3）进程模型
节点模型中每个进程模块是由一个进程模型来实现的，每个进程模块可以根据系统方案的不同而选用不同的进程模型。进程模型是实施各种算法的载体，它主要用来刻画节点模型里的处理器以及队列模型的行为。OPNET的进程模型可以用来模拟大多数软件或者硬件系统，包括通信协议、算法、排队策略、共享资源、操作系统、特殊的业务源等。
OPNET把其进程模型中的有限状态机(Finite State Machine)的状态转移图(State Transition Diagram)、标准的C/C -I-+语言以及OPNET Modeler提供的核心函数(Kernel Procedure)统一在一起，称为Proto - C语言。
对于事件驱动的仿真来说，OPNET的进程模型是产生事件并且处理事件的主体。对于仿真来说，仿真的控制权不断地在进程模型和仿真核心(SimulationKernel)之间转换。在事件到达时，仿真核心确定该事件应该交给哪一个进程进行处理，控制权随后就交给了该进程模型，进程模型进入活动状态，根据到达事件的种类，进行相应的处理，处理后重新把控制权交回仿真核心，进程模型进入阻塞状态。简而言之，进程模型就是在不断在阻塞状态和活动状态之间进行转换。
进程模型开发分为5个阶段:
1)上下文定义
2)分解进程
3)事件枚举(每个进程)
4)开发事件响应表(每个进程)
5)进程模型的实现
为了测试和评价不同的节点移动模式、媒体接入方法和路由设计方案下的系统整体性能，移动无线移动自组织网络仿真建模主要关注的进程模型有路由进
程模型、物理层与链路层模型，以及节点移动模型。
4 OPNET仿真实例
在此实例中将构建一个简单的无线网络，它包含一个移动干扰节点和两个固定基站。通过配置运动轨迹，干扰节点可以移动，从而使网络拓扑结构动态的变化，可以观察这种改变对接受信号质量的影响。
同时，移动干扰节点产生的无线噪声干扰时信噪比降低，为了改善网络性能，将采用有向天线来增强网络的抗干扰能力。因此，还将用到天线模型编辑器创建一个有向天线模型。最后通过实验将看到，当基站采用有向天线时，网络的信噪比比采用全向天线有明显提高。
4.1创建天线模型
具体的操作步骤如下：
(1)打开OPNET软件，点击File菜单下的new，出现下拉菜单，选择Antenna
Pattern。
图4-1 New下拉菜单
然后单击OK按钮。
图4-2 天线编辑器
(2)在项目工作空间中单击右键并从弹出的菜单中选择Set Phi Plane。从
该表中选择5.0Deg。
图4-3 每个phi值对应一个层
此时表格变化如图：
图4-4 Phi=5层中Theta的取值对应的增益值
（3）设置坐标范围：单击Set Ordinate Upper Bound动作按钮，在对话框中输入201作为坐标上界，单击OK按钮；单击Set Ordinate Lower Bound动作按钮，在对话框中输入199作为坐标下界，单击OK按钮。
接着将鼠标移动到200db线的最左端的点上，然后单击确定第一个抽样点；再接着将鼠标移动到200db线的最右端的点上，然后单击确定第二个抽样点。
图4-5 设置抽样点后的图形
（4）在工作空间中单击右键并从菜单中选择Decrease Phi Plane。同时将上界设为201，下界设为199。接着将鼠标移动到200db线的最左端的点上，然后单击确定第一个抽样点；再接着将鼠标移动到200db线的最右端的点上，然后单击确定第二个抽样点。
（5）单击Normalize Function按钮，在整个模式上归一化增益函数
图4-6 归一化后的天线模型
（6）最后从file菜单中选择save，将其命名为mrt_cone.
4.2创建指向处理器
（1）从file菜单中选择New，然后选择Process Model，单击OK，选中Create State动作按钮，命名为Point。
（2）创建一个回到自身的转移，然后再转移上单击右键选择Edit
Attributes，接着将转移的Condition属性改成Default。
图4-7 进程状态图
（3）双击point状态上部，打开入口代码执行快，然后从file菜单中选择Import，从std/tutorial_req/modeler/mrt_ex
图4-8 对入口导入函数图
（4）更改其属性，从Interfaces中选择Process Interfaces,出现对话框，将begsim intrpt的属性改为enable.同时将所有属性的Status值改为hidden。
图4-9 设置Process Interfaces属性图
（5）最后保存为mrt_rx_point,同时编译。
图4-10 编译进程模型图
4.3创建发射机节点
（1）从file菜单中选择Node Model,创建如图模块和包流；
图4-11 发射机模块图
（2）将tx_gen的process model属性改为simple_source.同时将信道的power属性提升。
图4-12 channel复合属性
（3）从Interfaces菜单中选择Node Interfaces,在Node Type表中，将satellite type的Supported值设为no。将altitude值设为0.003。除了radio_txchannel【0】.power属性之外，把其他的Status的值设为hidden。
（4）单击OK，保存更改。
（5）最后保存为mrt_tx。
图4-13 发射机节点接口属性
4.4创建干扰发射机节点
（1）打开mrt_tx节点，在radio_tx上单击右键选择Edit Attribute。将modulation的属性改为jammod。
（2）保存模型为：mrt_jam。
4.5创建收信机节点
（1）建立如下图的包流和模块。
图4-14 模块和包流图
（2）右击rx_point模块，打开属性对话框。将process model属性设成mrt_rx_point。
（3）右击ant_rx模块，打开属性对话框。单击pattern属性的左边一栏，将pattern属性提升。
（4）从Interfaces菜单中选择Node Interfaces。
（5）在Node Type表中，将satellite的Supported的值设为no。
（6）在Attribute表中，将altitude初始值改为0.003。
（7）除了ant_rx.pattern属性之外，把其他的Status的值设为hidden。
图4-15 收信机节点接口属性
（8）单击OK保存，另存为mrt_rx。关闭节点模型编辑器。
4.6创建网络模型
所需的节点模型和过程模型创建好之后，就可以创建网络模型了。
（1）从file菜单中选择New，然后选择Project，单击OK按钮。
（2）将新项目命名为mrt_net，场景命名为antenna_test。
（3）启动向导，设定以下的值：
图4-16 向导设置值
在对象模板中，单击Confirure Palette,然后清空面板并添加mrt_jam,mrt_tx,mrt_rx节点模型。
图4-17 mrt_palette模板图
布置好节点的位置jam放在（0.5,2.5）处，tx放在（3,3）的位置，rx放（4,3）。
图4-18 网络拓扑图
从Topology菜单中，选择Define Trajectory.然后单击Define Path按钮后，开始绘制jam的运动轨迹。在（7.5,2.5）处单击左键即可。
图4-19 定义节点轨迹图
同时修改jam的Trajectory的属性，将其改为刚才定义的运动轨迹。
图4-20 修改属性后的轨迹定义图
收集统计量，在rx节点上右击，选择Choose Individual Statistics。选择bit error rate。同时在Capture Mode选中Advanced,将Capture Mode改为glitch removal。接下来选中throughput，在Capture Mode选中Advanced, 同时将Buck Mode改为sun/time,最后将采样频率设为10秒即可。
打开Simulation菜单中Configure Simulation(Advanced)，设置属性添加一些收集变量的值。
图4-21 添加收集变量图
同时修改仿真的Seed,Duration,Updata Interval的设置如图
图4-22 对于仿真参数的设置
最后点击仿真即可。
4.7查看并分析结果
从file中选择new，然后选择Analysis Configuration,然后单击OK。即可查看结果了。其中mrt_net-antenna_test_1是全向天线模型和mrt_net-antenna_test_2是定向天线模型。
自组织网络 求助编辑百科名片 自组织网络 移动自组织网络是一种移动通信和计算机网络相结合的网络，是移动计算机网络的一种，用户终端可以在网内随意移动而保持通信。 目录 自组织网络概述 自组织网络特点 自组织网络应用领域 展开 编辑本段自组织网络概述 移动自组织(Ad Hoc)网络是一种多跳的临时性自治系统，它的原型是美国早在1968年建立的ALOHA网络和之后于1973提出的PR(Pac ket Radio)网络。ALOHA网络需要固定的基站，网络中的每一个节点都必须和其它所有节点直接连接才能互相通信，是一种单跳网络。直到P R网络，才出现了真正意义上的多跳网络，网络中的各个节点不需要直接连接，而是能够通过中继的方式，在两个距离很远而无法直接通信的节点之间传送信息。PR网络被广泛应用于军事领域。IEEE在开发802. 11标准时，提出将PR网络改名为Ad Hoc网络，也即今天我们常说的移动自组织网络。
移动自组织网络。一方面，网络信息交换采用了计算机网络中的分组交换机制，而不是电话交换网中的电路交换机制;另一方面，用户终端是可以移动的便携式终端，如笔记本、PDA等，用户可以随时处于移动或者静止状态。无线自组网中的每个用户终端都兼有路由器和主机两种功能。作为主机，终端可以运行各种面向用户的应用程序;作为路由器，终端需要运行相应的路由协议。这种分布式控制和无中心的网络结构能够在部分通信网络遭到破坏后维持剩余的通信能力，具有很强的鲁棒性和抗毁性。 作为一种分布式网络，移动自组织网络是一种自治、多跳网络，整个网络没有固定的基础设施，能够在不能利用或者不便利用现有网络基础设施(如基站、AP)的情况下，提供终端之间的相互通信。由于终端的发射功率和无线覆盖范围有限，因此距离较远的两个终端如果要进行通信就必须借助于其它节点进行分组转发，这样节点之间构成了一种无线多跳网络。[1] 网络中的移动终端具有路由和分组转发功能，可以通过无线连接构成任意的网络拓扑。移动自组织网络既可以作为单独的网络独立工作，也可以以末端子网的形式接入现有网络，如Internet网络和蜂窝网。 编辑本段自组织网络特点 移动自组织网络能够利用移动终端的路由转发功能，在无基础设施的情况下进行通信，从而弥补了无网络通信基础设施可使用的缺陷。自组网技术为计算机支持的协同工作系统提供了一种解决途径，主要特点有：
无线自组织网络综述 余梓奇 I中国科学技术大学计算机科学与技术系，合肥230000） 摘要：无线自组织网络是一种随着无线通信技术的发展出现的新型网络，作为一种新型的无线、多跳、无中心分布式控制网络，它无需网络基础设施，具有很强的自组织性、鲁棒性、抗毁性和容易构建的特点，具有重要的军事价值和广阔的商业应用背景。论文详细介绍了无线自组织网络的路由协议、服务质量、功率控制、安全问题和互联问题进行分析和探讨，并对无线自组织网络的发展前景作了展望。 关键词：无线自组织网络路由协议；综述； 1引言 无线通信技术的迅速发展，使得人们对移动通信的需求越来越强烈，人们通过配有无线接口的便携式计 算机或个人数字助理（PDA）来实现移动中的通信，目前的移动通信往往需要有固定基础设施的支持才能实现， 例如全球通信系统（GSM）。但是当遇到医疗抢险、抗洪救灾以及军事战场等特殊紧急环境的时候，传统的无线网络就不可用了[1]。为了能够在没有固定基础设施的地方进行通信，一种被称作无线自组织网络（Ad hoc 网络）的技术应运而生。 Ad hoc网络不需要有线基础设备的支持，通过移动主机自由的组网实现通信，Ad Hoc网络的出现推进 了人们实现在任意环境下的自由通信的进程。Ad hoc网络组网灵活、快速，使用非常方便，但必须为其设计 专门的协议和技术，因为传统固定网络和移动蜂窝网络中的技术和协议无法直接复制到Ad hoc网络，这是由
Ad hoc网络自身特性决定的。自组织网络已被认为是未来移动通信技术的核心组成部分之一。 2无线自组织网络特点 Ad hoc即自组网络，它是仅靠移动站自身而不需要固定基站就能组成网络。这种自组网络没有基木服务集中的接人点而是一些处于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络(图1)。图1中显当移动站A和E 通信时，是经过 A - B,B - C,C- D和最后D- E这样一连串的存储转发过程[2]。在从源结点A到目的结点E 的路径中的移动站B,C和D都是转发结点，这些结点具有路由器的功能。Ad hoc网络没有预先建好的网络固 定基础设施(基站)，网络一般也不和外界其他网络相连接。 ⑴无中心：无线自组织网络没有严格的控制中心。所有结点的地位平等，即是一个对等式网络。结点可 以随时加人和离开网络。仟何结点的故障不会影响整个网络的运行，具有很强的抗毁性。 (2) 自组织：网络的布设或展开无需依赖于仟何预设的网络设施。结点通过分层协议和分布式算法协调各 自的行为，结点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。 (3) 多跳路由：当结点要与其覆盖范围之外的结点进行通信时，需要中间结点的多跳转发。与固定网络的 多跳不同，无线自组织网络中的多跳路由是由普通的网络结点完成的，而不是由专用的路由设备(如路由器)完成的。 (4) 动态拓扑：无线自组织网络是一个动态的网络。网络结点可以随处移动，也可以随时开机和关机，这些都会使网络的拓扑结构随时发生变化。 (5) 移动终端的局限性。Ad Hoc网络中，移动终端存在固有缺陷，例如能源受限、内存较小、CPU性能较低等，同时屏幕等外设较小，不利于开展功能较复杂的业务。 (6) 安全性较差。移动网络通常比固定网络更容易受到物理安全攻击，易于遭受窃听、欺骗和拒绝服务等 攻击。 (7) 网络的可扩展性不强。动态变化的拓扑结构使得具有不同子网地址的移动终端可能同时处于一个 Ad Hoc网络中，因而子网技术所带来的可扩展性无法应用在Ad Hoc网络环境中。 (8) 多跳路由。由于节点发射功率的限制，节点的覆盖范围有限。当它要与其覆盖范围之外的节点进行通 信时，需要中间节点的转发。Ad Hoc网络中的多跳路由是由普通节点协作完成的，而不是由专用的路由设备完成的。 3无线自组织网络关键技术 3.1 路由协议
1无线自组织网络路由算法研究 摘要：移动Ad Hoc网络是一种特殊的无线移动网络，其路由设计问题是无线移动网络领域的热点问题。随着制造工艺和设备性能的不断进步以及基础理论研究的不断深入，移动Ad Hoc网络开始从军用进入商用和民用领域，如会议数据分发、数字化农业、保健医疗、智能公路等。因此如何进一步提高路由协议的性能是当前急需解决的重要问题。本文从自组织网络常用路由协议出发，简要介绍表驱动路由协议CGSR、WRP、DSDV，以及按需路由协议AODV、DSR，其中以DSDV、AODV、DSR为本文重点内容，介绍其路由算法，分析比较表驱动路由协议以及按需路由协议的性能。本文也简要介绍了AODV路由节点中断时如何应对的改进办法--本地修复。另外，本文也将Ad Hoc多播路由协议作为研究对象，综述多播路由协议面临问题及其主要协议，但不涉及具体算法。 关键词：Ad Hoc；DSDV；DSR；AODV；多播路由协议 Routing for ad-hoc wireless networks Liu Shuang (Class 001111，Student No. 00111127) Abstract:Mobile Ad Hoc networks are a special kind of wireless mobile networks, its routing design problem is a hot issue in the field of wireless mobile networks. With the deepening of the manufacturing process and equipment performance and progress of basic research, starting with mobile Ad Hoc networks into commercial and military civilian areas, such as meeting data distribution, digital agriculture, health care, smart highways. So how to further improve the performance of the routing protocol is an important current problems need to be resolved. In this paper, self-organizing network routing protocols commonly used starting brief table-driven routing protocols CGSR, WRP, DSDV, as well as on-demand routing protocols AODV, DSR, which DSDV, AODV, DSR key content for this article introduces its routing algorithm, analysis and comparison table performance-driven routing protocols and on-demand routing protocols. This article also briefly describes ways to improve how to deal with the AODV routing node is interrupted - local repair. In addition, the paper will also Ad Hoc multicast routing protocol for the study, summarized the problems faced by the multicast routing protocol and its main agreement, but does not involve a specific algorithm. Key words:Ad Hoc；DSDV；DSR；AODV；Multicast Routing Protocol 1 引言 无线自组织网络是一种没有固定基础设施的移动通信网络。也正因为没有固定基础设施的限制，无线自组织网络具有很大的灵活性，不受有线网络的限制，适合军事通信以及发生自然灾害现场有线通信设施已经被破坏的情况，具有广阔的发展前景。本文基于无线自组网络背景，立足于其特殊性，比较当前几种已经存在的路由协议，分析其优缺点，给出结论。 2 Ad Hoc网络特点 无线自组网是一种无线多跳通信网络，无固定基础设施，具有移动、自治的特点，可以在不能利用或不便利用现有通信设施的情况下，建立起通信支撑环境，拓宽了移动通信应用场合，其主要特征如下[2]： ⑴独立组网：即网络的组织无需依赖于任何规划和先验信息。节点开机后可以迅速、独立的组成一个网络。 ⑵多跳路由：由于单一节点发射功率以及覆盖范围的限制，当需要通信节点超出当前节点覆盖范围时，需要其它节点的转发，即要进行多跳路由。 ⑶动态拓扑结构：由于其移动性，使得网络内节
无线自组织网络路由协议概述 作者：唐敏赵贵 摘要：移动自组网由一组带有无线收发装置的移动节点组成，用来为远程操作、战场和地震或者洪水救援等紧急通信和易变的移动通信提供服务。由于移动自组网与有线网的区别，使得为移动自组网设计一个合适的分布式路由协议具有一定程度上的难度。本文主要是介绍了DSR和ADOV协议以及与有线网络中DV路由协议的区别。 关键词：无线自组网、DSR、ADOV 无线自组织网络即MANET(Mobile Ad Hoc Network)，是一种不同于传统无线通信网络的技术。传统的无线蜂窝通信网络，需要固定的网络设备如基地站的支持，进行数据的转发和用户服务控制。而无线自组织网络不需要固定设备支持，各节点即用户终端自行组网，通信时，由其他用户节点进行数据的转发。这种网络形式突破了传统无线蜂窝网络的地理局限性，能够更加快速、便捷、高效地部署，适合于一些紧急场合的通信需要，如战场的单兵通信系统。但无线自组织网络也存在网络带宽受限、对实时性业务支持较差、安全性不高的弊端。目前，国内外有大量研究人员进行此项目研究。 无线自组织网络(mobile ad-hoc network)是一个由几十到上百个节点组成的、采用无线通信方式的、动态组网的多跳的移动性对等网络。其目的是通过动态路由和移动管理技术传输具有服务质量要求的多媒体信息流。通常节点具有持续的能量供给。 由于Adhoc网络具有节点节电、减少带宽消耗、拓扑快速变化、适应单向信道环境等多方面的要求，使得现有的IP路由协议，如RIP（选路信息协议）和OSPF（开放最短路径优先协议）等不能满足要求，Adhoc网络路由协议的设计具有很大难度。IETF的MANET工作组重点研究无线Adhoc中的路由协议。主要有如下几种草案： 1.AODV（AdhoconDemandDistmceVectorRouting）Adhoc网络的距离矢量路由算法。 2.TORA（TemporallyOrderedRoutingAlgorithm）临时顺序路由算法。 3.DSR（DynamicSourceRouting）动态源路由协议。 4.OLSR（OptimizedLinkStateRoutingProtocol）优化的链路状态路由协议。 5.TBRPF（TopologyBroadcastBasedonReversePathForwarding）基于拓扑广播的反向路径转发。 6.FSR（FisheyeStateRoutingProtocol）鱼眼状态路由协议。 7.IERP（theInterzoneRoutingProtocol）区域间路由协议。 8.IARP（theIntrazoneRoutingProtocol）区域内路由协议。 9.DSDV（DestinationSequencedDistanceVector）目标序列距离路由矢量算法。 下面我将重点就DSR和AODV两种协议进行介绍。 (一)．DSR（DynamicSourceRouting）动态源路由协议。
自组织网络及其路由技术 一、背景及概念 1.发展历史 无线通信网一般都是有中心的，要基于预设的网络基础架构才能运行。例如，蜂窝移动通信系统要有基站的支持；无线局域网一般也工作在有接入点（AP）和有线骨干网的模式下。但对于有些特殊场合来说，有中心的移动网络并不能胜任。比如，战场上部队快速展开和推进，地震或水灾后的营救等。这些场合的通信不能依赖于任何预设的网络设施，而需要一种能够临时快速自动组网的移动网络。无线自组织网络即可以满足这样的应用。 自组织网络技术的研究始于 20 世纪 70 年代。美国 DARPA 出于军事需要，开始研究分组无线网（PRNET）在战场环境下数据通信中的应用。项目完成之后，DAPRA 又在 1993 年启动了高残存性自适应网络项目。研究如何将 PRNET的成果加以扩展，以支持更大规模的网络，还要开发能够适应战场快速变化环境下的自适应网络协议。1994 年， DARPA 又启动了全球移动信息系统项目。在分组无线网已有成果的基础上对能够满足军事应用需要的、可快速展开、高抗毁性的移动信息系统进行全面深入的研究，并一直持续至今。1991 年成立的 IEEE 802.11 标准委员会采用了“无线自组织网络”一词描述这种特殊的对等式无线移动网络。 美国《福布斯》杂志报道了加州大学洛杉矶分校的无线传感器网络的研究项目，指出通过无线传感器网络，我们将实实在在地掌握这个物理世界。2003年美国《商业周刊》将无线传感器网络列为21世纪改变世界的10大技术之一。美国《技术评论》杂志评出对世界产生深远影响的十大新兴技术，无线传感器网络排名第一。另外，像 IEEE((ComPuter》等众多杂志也都发表了一些关于无限传感器网络的论文。我国也非常重视无线传感器网络的研究，中国国家自然科学基金委员会在2003年已经开始对无线传感器网络的研究进行了资助，并于2004年将其列为重点项目。2005年我国开始传感网络标准化研究工作。2006年，国家973计划，国家863高技术计划等国家和省部级科技发展“十一五”规划也设专项资助该领域的理论、方法和关键技术研究。 同年，我国政府将发展无线传感器网络列入未来15年的《国家中长期科学
移动自组织通信网络技术概况及未来前景 石晶林 摘要 本文对移动自组织网络技术的概念、特征和应用进行了介绍，重点分析了目前无线移动自组织网络的关键技术研究热点，与现有通信网的融合及其技术的实现等，同时对自组织网络的前景进行了简单预测。 关键词：自组织网络，路由方法，安全，前景 1 引言 移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Network: MANET)出现之初指的是一种小型无线局域网。这种小型局域网的节点之间不需要经过基站或其它管理控制设备就可以直接实现点对点的通信。而且当两个通信节点之间由于功率或其它原因导致无法实现链路直接连接时，网内其它节点可以帮助中继信号，以实现网络内各节点的相互通信。由于无线节点是在随时移动着的，因此这种网络的拓扑结构也是动态变化的。它们之间的通信模式也就无法直接照搬目前有基础设施的通信网的通信模式，至少在寻址模式上是如此。具体说来，无基础设施需求的MANET有着下面一些主要特征： 分布式自组管理与控制； 物理通信链路是带宽受约束的无线链路； 物理拓扑动态变化； 功耗是重要的约束条件（由于无线移动）； 物理安全性有限（无线信道的开放性造成）。 2001年以前，Ad Hoc还只是一个在很少一部分实验室里讨论的概念。但3年后的现在，自组织网络Ad Hoc已成了从事无线通信技术研究开发的人不得不去了解的技术 — 因为MANET已被认为是未来移动通信技术的核心组成部分之一，甚至于有不少人认为自组织网络的思想将会把所有我们能想到的网络组合在一起，从而实现世界通信网络的大统一。为什么就在短短的两三年内 Ad Hoc会流行起来呢，下面两点是主要原因： 技术进步使其具有了可实现性: 0各种各样的终端实现交互连接与通信是一种无法逆转的潮流； 0无线通信技术的发展及其与微电子技术的结合使得无线通信设备性价比大大提高，并使其成了一种日用消费品； 0人们想实现的无处不在、无时不在的通信梦想驱动着对它的研究； 市场需求是其发展的巨大动力: 0民用市场中的移动计算需求、网格、可穿戴计算、灾难救助等需要自组织网络技术； 0军事战争的需要，自组织网络技术一经提出就在军事领域得到重大应用。 作为移动通信的一种基本组网模式，移动 Ad Hoc网络与传统的蜂窝技术的根本区别在于移动节点之间的通信是在没有固定基础设施(例如基站或路由器)支持的条件下进行的。系统支持动态配置和动态流控，所有网络协议也都是分布式的。由于这类网络的组织和控制并不依赖于某些重要的节点，所以它们允许节点发生故障、离开网络或加入网络。也就是说每一个移动节点可以根据自己的需要在整个网络内随意移动，而无须考虑如何维护与其他实体的通信连接。因此具备动态搜索、定位和恢复连接能力是这类网络得以实现的基本要求。也正是由于这些原因，自组织网络的设计实现十分困难。现在用于固网的很多通信机制都无法用于 Ad Hoc网络中。本文就目前自组织网络技术方方面面的研究挑战进行介绍，对自组织网络的未来前景与应用进行了简单分析。 2 移动自组织网络的研究挑战 移动自组织网络的研究主要集中在组网理论、路由算法、接入控制、安全管理等方面。下面我们简单的进行说明。
无线移动自组织网络 【摘要】本文介绍了无线移动自组织网络的特点、关键技术和应用。近年来,无线移动自组织网络已引起了人们的广泛注意，并成为一个新的研究热点。 【关键词】无线移动自组织（Ad Hoc）网络；应用 无线移动自组织(以下简称Ad Hoc)网络是由一组移动或固定的无线节点组成的，不依赖于任何基础设施（如基站、接入点）的自组织的网络，网络中每个节点可以和其发射范围内的其他节点直接通信，同时利用其他节点作为中继而与发射范围外的节点进行通信。与传统的带固定设备(如基站)的无线网络相比，其显著特点是网络中没有固定的通信设施，网络中所有通信节点都是移动的，每个移动节点既是终端又是路由器，能够提供包的存储转发功能。由于无须固定通信设施的支持，因此，无线自组织网络具有很高的灵活性，可广泛应用于敌对和不易建设固定通信设施的环境中，如野战通信、紧急搜救、临时会议等。近年来，无线自组织网络已引起了人们的广泛注意，并成为一个新的研究热点。 1.网络的特点 Ad Hoc网络是一种无中心的网络，它与传统的有线网络以及蜂窝移动网络不同，具有如下特点： 1.1独立组网 Ad Hoc网络具有独立组网能力，即网络的布设无需依赖于任何预先架设的网络设施。节点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。 1.2无中心 Ad Hoc网络采用无中心结构，所有节点的地位平等，组成一个对等式网络，节点可以随时加入或离开网络，任意节点的故障不会影响整个网络的运行。与有中心网络相比，Ad Hoc网络具有很强的抗毁性。 1.3自组织 Ad Hoc网络没有严格的控制中心，所有节点通过分层的网络协议和分布式算法协调各自的行为。无中心和自组织特点使得Ad Hoc网络可以实现快速自动组网。 1.4多跳路由 与普通网络中的多跳不同，Ad Hoc网络中的多跳路由是由普通节点共同协作完成的，而不是由专用的路由设备（如路由器）完成的。反过来，如果可以使
无线网络和移动网络总结 学号：20131113033 姓名：高雷 班级：网络131
无线网络和移动网络总结 在本章的内容中，我们学习了移动用户、无线链路和网络，以及他们与所链接的更大的网络之间的关系。差别：一个是在该网络中由通信链路的无线特性所带来的挑战，另一个是由这些无线链路使能的移动性。 无线网络要素： 无线主机：主机是运行应用程序的端系统设备。 无线链路：主机通过无线通信链路连接到一个基站或者另一台无线主机。 基站：基站是无线网络基础设施的一个关键部分。与无线主机和无线链路不同，基站在有线网络中没有明确的对应设备。 有线链路和无线链路间的重要区别： 递减的信号强度、来自其他源的干扰、多径传播。 信噪比（SNR）是所收到的信号和噪声强度的测量。对于给定的调制方案，SNR越高，BER越低；对于给定的SNR，具有较高比特传输率的调制技术将居于较高BER；物理层调制技术的动态选择能用于适配对信道条件的调制技术。（隐藏终端问题+衰减） CDMA:在cdma协议中，要发送的每个比特都通过乘以一个信号的比特来进行编码，这个信号的变化速率比初始数据比特序列的变化速率快得多。 802.11体系结构的基本构建模块是基本服务集。一个bbs包含一个或多个无线站点和一个在802.11术语中称为接入点的中央基站。802.11标准要求每个ap 周期性的发送信标帧，每个信标帧包括该AP的ssid和mac地址。
802.11的关联：无线主机在发送高层协议数据以前，需要选择一个AP并与之关联，加入该AP所属的子网。只有关联的AP才能向该无线主机发送数据帧。该无线主机也只有通过关联的AP才能向因特网发送数据帧。 无线主机与AP的关联过程 通常情况下选择一个什么样的AP进行关联？ 通常情况下，在接收到的诸多信标帧中，选择信号强度最强的信标 帧的所属的AP进行关联。 需要通过AP的关联认证过程 与AP进行关联有两种方式： 被动扫描 主动扫描 802.11MAC协议：CSMA/CA协议 1）CSMA/CD机制是如何工作的？ 适配器可以在任何时刻开始传输，没有时隙的概念。 载波侦听：侦听到其他适配器正在传输，就不传输帧。 碰撞检测：适配器在传输过程中检测到另一个适配器正在传输，就 停止传输。 尝试重新传输之前，等待小于传输一帧的随机时间 2）CSMA/CD用什么技术进行碰撞检测？ 通过测量传输前和传输中的电压水平，传输过程中监视是否有来自 其他适配器的能量。 ◆广泛应用于有线LAN的CSMA/CD中的冲突检测并不适用于802.11无线 LAN，原因是什么？ 冲突检测的能力要求站点是全双工的，具有同时接收和发送的能力。 WLAN中由于信号衰减和干扰等问题，使得适配器中接收到信号的强度远远小于发送信号的强度，实现冲突检测的硬件花费太大了，所以大多数无线电设备都是半双工的。 WLAN中由于隐藏终端和衰减等问题，即使有碰撞存在，并非所有的终端都能检测到碰撞。 因为无法检测冲突，所以即使发生碰撞，站点也会完全发送一帧，不会放弃发送。 ◆802.11的MAC层 协调功能（Coordination Function）分成两类： 分布协调功能DCF：不采用任何中心控制，对BSS中的每个无线主机都采用CSMA/CA机制争用信道来获取发送权。 ?802.11中所有的实现都必须具有DCF功能。 点协调功能PCF：用AP控制整个BSS内的活动，采用类似于探测的方法把发送数据权轮流交给各个站，从而避免碰撞的产生。 ?802.11中PCF是可选功能，只能工作在基础设施模式中。 802.11的CSMA/CA算法描述 ◆发送方： 1.如果信道空闲了DIFS帧间间隔，则发送整个Frame，等待确认 2.如果信道忙： ?确定一个随机数进行后退，设定计数器；
无线网络技术及其应用无线自组织网络的应用 专业： 班级： 姓名： 学号： 成绩：
项目任务： 1、AODV协议应用 2、DSR协议应用 项目分析： 1、AODV AODV路由协议开始工作时，源节点首先会广播一个携带有目的节点信息的路由分组RREQ，然后邻居节点会依次向周围的节点广播这个RREQ。广播RREQ前将会建立该节点到源节点的路由，直到路由分组到达目的节点或者下一个中间节点，这个节点包含了节点的路由信息，就不会再广播RREQ。整个工作过程会建立一个从源节点到目的节点的反向路由。随后该节点将沿着反向路由发回一个RREP，RREP到达源节点之后路由发现过程结束。为了避免路由环路，每个路由分组中都包含了一个sequence ID作为唯一标志，当节点收到一个sequence ID比它当前保留的的sequence ID小的数据包时，说明这个数据包是过期的，将不会进行处理，直接丢弃。发现多条路由时，源节点会选择一条sequence ID大，跳数最少的最佳路由路径。 AODV是一种源驱动路由协议。当一个节点需要给网络中的其他节点传送信息时，如果没有到达目标节点的路由，则必须先以多播的形式发出RREQ(路由请求)报文。RREQ报文中记录着发起节点和目标节点的网络层地址，邻近节点收到RREQ，首先判断目标节点是否为自己。如果是，则向发起节点发送RREP(路由回应)；如果不是，则首先在路由表中查找是否有到达目标节点的路由，如果有，则向源节点单播RREP，否则继续转发RREQ进行查找。 2、DSR DSR中移动节点都维护一个存放路由的快速缓冲区。每当某移动节点要发送分组时，首先查询本地高速路由缓冲区，确定是否存在可用路由，如存在则沿路由发送数据，否则发送一个包含源和目标节点地址的路由请求分组，启动路由发现过程。中间节点收到该请求后，查询本地缓冲区，如无到达目标节点的路由，则将本节点地址加入请求分组后转发，直至将分组转发到目标节点或有到达目标节点路由的中间节点。该节点返回一个路由应答分组，包含了从源到目标路径上所有节点的序列。每个发送的数据分组中都将包含该路径节点序列。因此，中间节点不需保存路由信息，不再需要周期性路由广播和邻居发现。 DSR路由协议有两个主要机制组成——路由寻找机制和路由维护机制。路由
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910152092.8 (22)申请日 2019.02.28 (71)申请人 中国科学院国家空间科学中心 地址 100190 北京市海淀区中关村南二条1 号 (72)发明人 洪洁 张德海 (74)专利代理机构 北京方安思达知识产权代理 有限公司 11472 代理人 陈琳琳 王宇杨 (51)Int.Cl. H04L 12/751(2013.01) H04L 12/781(2013.01) H04W 40/04(2009.01) H04W 40/20(2009.01) (54)发明名称 一种移动自组织网络自适应路由协议的选 择方法 (57)摘要 本发明公开了一种移动自组织网络自适应 路由协议的选择方法，所述方法包括：定时感知 并计算网络的全网瞬时拓扑变化度；将所述全网 瞬时拓扑变化度与预先计算出的拓扑变化度门 限值/区间进行比较，确定节点的移动模型；基于 预先设定的策略，根据节点的移动模型选择相应 的路由协议。本发明的方法适用于高动态移动自 组织网络中复杂的任务场景；该方法能根据感知 到的拓扑变化结果，及时判断节点当前的移动模 式，并迅速做出调整策略；可以实现移动自组织 网络中路由协议与移动方式的有效匹配。权利要求书4页 说明书12页 附图8页CN 109787902 A 2019.05.21 C N 109787902 A
1.一种移动自组织网络自适应路由协议的选择方法，所述方法包括： 定时感知并计算网络的全网瞬时拓扑变化度； 将所述全网瞬时拓扑变化度与预先计算出的拓扑变化度门限值/区间进行比较，确定节点的移动模型； 基于预先设定的策略，根据节点的移动模型选择相应的路由协议。 2.根据权利要求1所述的移动自组织网络自适应路由协议的选择方法，其特征在于，所述定时感知并计算网络的全网瞬时拓扑变化度，具体包括： 从节点i的邻居节点中根据节点有效传输范围获取其所有的一跳邻居节点；所述节点i 为网络中的任一节点； 记录并更新节点i的邻居节点信息列表中所有的一跳邻居节点的信息； 基于邻居节点信息列表计算节点间的拓扑变化度、节点i与所有邻居的平均拓扑变化度，由此计算全网瞬时拓扑变化度。 3.根据权利要求2所述的移动自组织网络自适应路由协议的选择方法，其特征在于，所述从节点i的邻居节点中根据节点有效传输范围获取所有的一跳邻居节点，具体为：获取节点i及其邻居节点j的移动速度和位置： 节点i在t时刻的位置 为邻居节点j在t时刻的位置 为 节点i在时刻的瞬时速度向量为 节点j在t时刻的瞬时速度向量为 计算节点i与邻居节点j的距离并根据节点有效传输范围判断邻居j是否为节点i的一跳邻居； 节点i与邻居节点j之间的距离 为： 比较与节点i一跳传输距离d th的关系，由此判断邻居节点j是否属于节点i的一跳邻居节点集合N i ： 4.根据权利要求3所述的移动自组织网络自适应路由协议的选择方法，其特征在于，所述记录并更新节点i的邻居节点信息列表中所有的一跳邻居节点的信息；具体包括：所述邻居节点信息列表的表项包括：邻居节点序号、感知时刻、邻居新速度、邻居新位置、瞬时新距离、瞬时新相对速度、瞬时新夹角、邻居旧速度、邻居旧位置、瞬时旧距离、瞬时旧相对速度、瞬时旧夹角和邻居存在标志； 如果邻居节点信息列表中无节点j的任何信息，则添加该节点及其信息至邻居节点信息列表中；具体包括：添加邻居节点序号、感知时刻、邻居新速度、邻居新位置、瞬时新距离、瞬时新相速度和瞬时新夹角；将邻居存在志设置为true；其中： 瞬时新相对速度为t时刻节点i与节点j的速率之差： 权 利 要 求 书1/4页 2 CN 109787902 A
第9章无线网络和移动网络 9.1 复习笔记 一、无线局域网WLAN 1．无线局域网的组成 无线局域网提供移动接入的功能，可分为两大类：有固定基础设施的和无固定基础设施的。 （1）IEEE 802.11 IEEE 802.11是无线以太网的标准，是有固定基础设施的，它使用星形拓扑，其中心接入点叫做AP，在MAC层使用CSMA/CA协议。凡使用802.11系列协议的局域网又称为Wi-Fi。 IEEE 802.11标准规定无线局域网的最小构件是基本服务集BSS，一个基本服务集可以是孤立的，也可通过接入点AP连接到一个分配系统DS，然后再连接到另一个基本服务集，这样就构成了一个扩展的服务集ESS。 （2）移动自组网络 移动自组网络是无固定基础设施的无线局域网，它又称做自组网络；它是由一些处于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络，在军用和民用领域都有很好的应用前景。 【注意】常见名词解释： ①固定接入：在作为网络用户期间，用户设置的地理位置保持不变； ②移动接入：用户设备能够以车辆速度移动时进行网络通信，当发生地理位置切换时，
通信仍然是连续的； ③便携接入：在受限的网络覆盖面积中，用户设备能够在以步行速度移动时进行网络通信，提供有限的切换能力； ④游牧接入：用户设备的地理位置至少在进行网络通信时保持不变。 2．802.11局域网的物理层 根据物理层的不同，对应的标准也不同，如表9-1所示是对无线局域网几种标准的简单比较。 表9-1 几种常用的802.11无线局域网 3．802.11局域网的MAC层协议 （1）CSMA/CA协议概述 ①无线局域网中的特殊问题 a．隐蔽站问题：因为距离等原因，不能检测出信道上其他站点信号的问题； b．暴露站问题：无线局域网中，在不发生干扰的情况下，可允许同时多个移动站进行通信。 ②CSMA/CA协议
自组织网络 集团档案编码：[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]
自组织网络 自组织网络 移动自组织网络是一种移动通信和计算机网络相结合的网络，是移动计算机网络的一种，用户终端可以在网内随意移动而保持通信。 自组织网络概述 移动自组织(Ad Hoc)网络是一种多跳的临时性自治系统，它的原型是美国早在1968年建立的ALOHA网络和之后于1973提出的PR(Packet Radio)网络。ALOHA网络需要固定的，网络中的每一个节点都必须和其它所有节点直接连接才能互相通信，是一种单跳网络。直到PR网络，才出现了真正意义上的多跳网络，网络中的各个节点不需要直接连接，而是能够通过中继的方式，在两个距离很远而无法直接通信的节点之间传送信息。PR网络被广泛应用于军事领域。IEEE在开发标准时，提出将PR网络改名为Ad Hoc网络，也即今天我们常说的移动自组织网络。 移动自组织网络。一方面，网络信息交换采用了计算机网络中的机制，而不是电话交换网中的电路交换机制;另一方面，用户终端是可以移动的便携式终端，如笔记本、PDA等，用户可以随时处于移动或者静止状态。无线自组网中的每个用户终端都兼有路由器和主机两种功能。作为主机，终端可以运行各种面向用户的应用程序;作为，终端需要运行相应的路由协议。这种和无中心的网络结构能够在部分通信网络遭到破坏后维持剩余的通信能力，具有很强的鲁棒性和抗毁性。 作为一种分布式网络，移动自组织网络是一种自治、多跳网络，整个网络没有固定的基础设施，能够在不能利用或者不便利用现有网络基础设施(如基站、AP)的情况下，提供终端之间的相互通信。由于终端的发射功率和无线覆盖范围有限，因此距离较远的两个终端如果要进行通信就必须借助于其它节点进行分组转发，这样节点之间构成了一种无线多跳网络。[1]
自组织网络综述 摘要:自组织网络（Ad Hoc）是一种新型、多跳、自组织的无线网络,借助于多跳转发技术来弥补无线设备的有限传输距离,网络节点能够动态地、随意地、频繁地进入和离开网络,从而拓宽网络的覆盖范围,为用户提供各种服务、传输各种业务。文中介绍了自组织网络网络的发展历史、概念、主要特点、国内外的研究现状及自组织网络的应用,并指出了自组织网络管理面临的问题。 关键词:Ad Hoc;无线网络;自组织;多跳;动态 1.前言 随着人们对摆脱有线网络束缚、随时随地可以进行自由通信的渴望,近几年来无线网络通信得到了迅速的发展。人们可以通过配有无线接口的便携计算机或个人数字助理来实现移动通信。为了能够在没有固定基站的地方进行通信,一种新的网络技术——Ad Hoc网络技术应运而生。Ad Hoc网络不需要有线基础设备的支持,通过移动主机自由的组网实现通信。Ad Hoc网络的出现推进了人们实现在任意环境下的自由通信的进程,同时它也为军事通信、灾难救助和临时通信提供了有效的解决方案。自组织网络已被认为是未来移动通信技术的核心组成部分之一,甚至有不少人认为自组织网络的思想将会把所有我们能想到的网络组合在一起,从而实现世界通信网络的大统一。 2.自组织网络的概述 自组网是由一组带有无线收发信装置的移动节点组成的一个无线移动通信网络，它不依赖于预设的基础设施而临时组建，网络中移动的节点利用自身的无线收发设备交换信息，当相互之间不再彼此的通信范围内时，可以借助其他中间节点中继来实现多条通信。中间节点帮助其他节点中继时，先接受前一个节点发送的分组，然后再向下一个节点转发以实现中继，所以也称为分组无线网或多跳网。 在自组网中,每个用户终端不仅能移动,而且,兼有路由器和主机两种功能。一方面, 作为主机,终端需要运行各种面向用户的应用程序;另一方面,作为路由器,终端需要运行相应的路由协议,根据路由策略和路由表完成数据的分组转发和路由维护工作。 1) 无中心和自组织性。Ad Hoc网络中所有节点的地位平等,网络中的节点通过分布式算法来协调彼此的行为,无需人工干预和任何其它预置的网络设施,可以在任何时刻任何地点快速展开并自动组网。 2) 自动配置。由于网络动态变化,Ad Hoc网络自动配置过程需要确保网络
长春大学计算机学院网络工程专业 无线与移动网技术实验报告 备注：实验包括基本技能、进阶技能和创新技能，如果没有创新技能方案则最高分为90分，实验名称：实验一AD-HOC无线网络的组建 班级：姓名：学号： 实验地点：C601 日期： 一、实验目的： 1．掌握正确连接无线网卡方法。 2．掌握为无线设备安装驱动程序操作。 3．掌握adhoc无线组网过程。 4. 掌握文件共享配置过程 二、基本技能实验内容、要求和环境： 【实验环境】 1．安装Win7/Windows2000/2003Server/XP操作系统的PC计算机3台。 2．每台PC具有一块无线网卡。 【实验内容、要求】 1.正确安装无线设备和驱动程序。 2.组建adhoc无线网络。 【实验指导】 首先客户端安装驱动或客户端程序。 在PC1的无线网络连接窗口中单击“更改高级设置”，如下图：
在无线网络连接属性中单击“无线网络配置”页签，如下图： 在“无线网络配置”页签中单击“添加”按钮，如下图： 在“无线网络连接”页面单击“高级”按钮。选择“仅计算机到计算机（特定）”后单击“关闭”按钮。
以下有两种方式连接到PC1 方法一：PC2从无线网络中搜索PC1配置的adhoc1无线网络，此时需要先在PC1上点击adhoc1的“连接”按钮，使PC1进行等待网络连接状态，只有这样PC2才能搜索到PC1配置的SSID，然后连接adhoc1网络。
方法二：在PC2上进行PC1一模一样的设置（步骤略） 当设置完PC1和PC2后，分别在PC1和PC2上选中adhoc1，并点击“连接”按钮双方连接正常待会可以看到自己分配的IP:169.254.y.z 将PC1和PC2的IP地址设置为同一网段地址，如192.168.1.X 利用Ping命令测试两台PC的联通性。 三、基本技能实验步骤与分析：
第9章无线网络和移动网络 1．无线局域网都由哪几部分组成？无线局域网中的固定基础设施对网络的性能有何影响？接入点AP是否就是无线局域网中的固定基础设施？ 答：（1）无线局域网由无线网卡、无线接入点（AP）、计算机和有关设备组成，采用单元结构，将整个系统分成许多单元，每个单元称为一个基本服务集； （2）“固定基础设施”是指预先建立起来的、能够覆盖一定地理范围的一批固定基站，直接影响无线局域网的性能； （3）接入点AP是星形拓扑的中心点，它不是固定基础设施。 2．Wi-Fi与无线局域网WLAN是否为同义词？请简单说明一下。 答：Wi-Fi在许多文献中与无线局域网WLAN是同义词。 802.11是无线以太网的标准，它是使用星型拓扑，其中心叫做接入点AP（Access Point），在MAC层使用CSMA／CA协议。凡使用802.11系列协议的局域网又称为Wi-Fi。因此，在许多文献中，Wi-Fi几乎成为无线局域网WLAN的同义词。 3．服务集标识符SSID与基本服务集标识符BSSID有什么区别？ 答：SSID（Service Set Identifier）AP唯一的ID码，用来区分不同的网络，最多可以有32个字符，无线终端和AP的SSID必须相同方可通信。无线网卡设置不同的SSID就可以进入不同网络，SSID通常由AP广播出来，通过XP自带的扫描功能可以查看当前区域内的SSID。出于安全考虑可以不广播SSID，此时用户就要手工设置SSID才能进入相应的网络。简单说，SSID就是一个局域网的名称，只有设置为名称相同SSID的值的电脑才能
互相通信。 BSS是一种特殊的Ad-hoc LAN的应用，一个无线网络至少由一个连接到有线网络的AP和若干无线工作站组成，这种配置称为一个基本服务装置BSS（Basic Service Set）。一群计算机设定相同的BSS名称，即可自成一个group，而此BSS名称，即所谓BSSID。 4．在无线局域网中的关联（Association）的作用是什么？ 答：在无线局域网中建立关联（Association）的作用是使得某个移动站加入到选定的AP所属的子网中，并和这个接入点AP之间建立一个虚拟线路，实现移动站与AP之间，以及不同AP站点之间的数据帧传送。 5．以下几种接入（固定接入、移动接入、便携接入和游牧接入）的主要特点是什么？ 答：（1）固定接入（Fixed Access）：在作为网络用户期间，用户设置的地理位置保持不变； （2）移动接入（Mobility Access）：用户设备能够以车辆速度（一般取为每小时120公里）移动时进行网络通信。当发生切换（即用户移动到不同蜂窝小区）时，通信仍然是连续的； （3）便携接入（Portable Access）：在受限的网络覆盖面积中，用户设备能够在以步行速度移动时进地网络通信，提供有限的切换能力； （4）游牧接入（Nomadic Access）：用户设备的地理位置至少在进行网络通信时保持不变。如果用户设备移动了位置（改变了蜂窝小区），那么再次进行通信时可能还要寻找最佳的基站。
基于OPNET的无线移动自组织网络 1 引言 1.1 课题研究的背景及意义 最近几年来，随着Internet的发展，连入网络的主机和用户数目逐年呈指数增长。网络的普及为我们的生活带来了许多方便而快捷的服务，如下载网上信息、收发电子邮件、实现远程办公等等，人们变得越来越依赖于计算机网络。与此同时，移动计算机网络业务也逐渐成为人们日益关注的话题。在网络中提供移动性支持可使网络用户在任何时刻、任何地点通过网络发送和接收各种数据，实现人们提出的“Anytime, Anywhere, Mobile Networks in your pocket”的愿望。 无线移动自组织网络作为移动计算机的一种特殊形式，由于它不需要固定的基站，各个节点均可自由移动，且能实现动态的连接，加上其具有生存性极强，且创建与移动极为方便的特点，使之弥补了蜂窝系统与有线网络的不足，在许多特殊情况下有着不可替代的作用。可广泛应用于国防战备、灾难援助、法律执行等无法得到有线网络支持或某些只是临时需要通信但建立有线通信网络代价太大的环境，且可以作为生存性极强的后备网络[2]。因此，移动自组网的研究对科技进步具有重大促进作用。同时，随着移动自组网络研究的发展和相关产品的成熟，移动自组网必将越来越受到人们的重视，会有越来越多的应用领域，因而其具有广泛的研究与发展前景。而天线模型作为影响网络性能的一个重要因素，是确保移动自组网络正确运行的关键。对该领域进行深入而广泛的研究将为移动自组网的应用提供重要科学依据[3]。 1.2 无线移动自组织网络网络的特征 无线移动自组织网络是一种不同于现有网络的特殊无线网络，强调无中心接入、多跳路由，移动终端节点不仅具有主机的功能，还具有路由器的功能。 无线移动自组织网络是由一些带有无线收发装置的移动节点，通过无线信道连接形成的，具有网状拓扑结构的特殊网络。节点的移动性，导致了网络拓扑结构随时间的变化性。在无线移动自组织网络中，由于无线通信覆盖范围的有限性，两个无法直接通信的节点可以利用其他节点的路由转发功能进行通信。它可以在没有或不便利用现有的网络基础设施的情况下提供一种通信支撑环境，从而拓宽了移动通信网络的应用环境。 在无线移动自组织网络中，节点兼备主机和路由器两种角色。一方面，节点作为用户主机运行相关的协同应用程序；另一方面，节点作为路由器运行相关的路由协议，进行路由发现、路由维护等常见的路由操作，对接收到的信宿不是自