新兴自组织无线网络技术(AdHoc无线网络)

摘要Ad Hoc网络是近年来发展起来的一种无线移动分组网络，它具有动态变化的拓扑结构，网络中的节点可以任意移动，也可以动态的加入或退出网络。

Ad Hoc网络无任何中心和固定基础设施，网络中各个节点的地位平等，每个节点都具有主机与路由器的双重功能，形成了一个以中间主机节点为中继的多跳的分布式网络结构。

路由技术是Ad Hoc网络的关键技术，也是影响网络整体性能最重要的因素之一。

与单跳的无线网络不同，移动Ad Hoc网络中节点之间是通过多跳数据转发机制进行数据交换，需要路由协议进行分组转发决策。

无线信道变化的不规则性，节点的移动、加入、退出等都会引起网络拓扑结构的动态变化。

路由协议的作用就是在这种环境中，监控网络拓扑结构变化，交换路由信息，定位目的节点位置，产生、维护和选择路由，并根据选择的路由转发数据，提供网络的连通性。

本文首先介绍移动Ad Hoc网络的概念、产生、定义，详细总结了移动Ad Hoc 网络的特点、应用场合和研究热点。

然后对Ad Hoc网络体系结构和信道接入协议进行了介绍。

第三章对Ad Hoc网络的路由协议进行了研究分析，并对DSDV、DSR和AODV协议进行了详细的分析研究。

最后，介绍了Ad Hoc网络的分簇算法，详细说明了AOW算法。

关键词：Ad Hoc，自组织网络，AODV，分簇算法ABSTRACTAd hoc network is a kind of wireless and mobile network developed in recent years. It has a dynamic and variable topology, each node not only can move but can join or exit the network freely. It has no center and fix e d infrastructure distributed multi-hop structure，all nodes have an equal status and act as two roles-router and node itself.Routing technique is the key technique of the Ad Hoc network, but also one of the most important factors affect the performance of the whole network. It is different from single hop wireless network，mobile Ad hoc network nodes intercommunicate according to multi-hops data store-forward，which need the support of routing protocol packet forwarding decisions. The regular change of bandwidth and node motivation，pass in and out will lead to the dynamic changes of network topology. The routing protocols will monitor the changing topology，exchange routing information，locate the position of destination nodes，product, select and maintain routing, According to the selected routing and forwarding data to provide network connectivity.In this paper, first of all, introduces the concept, produce, definition of the MANET, summarizes the characteristics, applications, and research focus of the MANET. And then the Ad Hoc network architecture and the channel access protocol is introduced. In chapter 3, we researches and analysis routing protocol of the Ad Hoc network, and carried out a detailed analysis of the DSDV, DSR and AODV protocol. At last, introduces clustering algorithm of the Ad Hoc network, and detailed description of the AOW algorithm.KEY WORDS：Ad Hoc network, self-organizing network, AODV, clustering algorithm目录第一章绪论 (4)1.1A D H OC网络概述 (4)1.1.1 Ad Hoc网络的产生 (5)1.1.2 Ad Hoc网络的定义 (5)1.1.3 Ad Hoc网络的特点 (6)1.1.4 Ad Hoc网络的应用场合 (8)1.2A D H OC网络研究的主要问题 (9)1.3论文的主要研究内容 (10)第二章体系结构与信道接入 (10)2.1节点结构 (10)2.2网络结构 (11)2.3A D H OC协议栈 (13)2.4A D H OC网络体系结构的跨层设计 (13)2.4.1 设计策略 (13)2.4.2 设计方法 (14)2.4.3 跨层设计的优势与挑战 (15)2.5信道接入协议 (15)2.5.1简介 (15)2.5.2面临的问题 (15)2.5.3协议的分类 (18)第三章路由协议的设计 (19)3.1A D H OC网络路由协议的分类 (20)3.1.1平面式路由协议和分级式路由协议 (20)3.1.2表驱动路由协议和按需路由协议 (20)3.1.3 评价路由协议的标准 (21)3.1.4 各类路由协议之间的性能比较 (21)3.2几种典型的A D H OC网络路由协议 (23)3.2.1 DSDV路由协议 (23)3.2.2 DSR路由协议 (24)3.2.3 AODV路由协议 (27)第四章AD HOC网络的分簇算法 (30)4.1概述 (30)4.2基本概念和目标 (31)4.3A D H OC网络中分簇算法的分类和比较 (32)4.3.1 基于节点ID的分簇算法 (32)4.3.2 最高节点度分簇算法 (33)4.3.3 最低节点移动性分簇算法 (33)4.4自适应按需加权分簇算法（AOW） (33)4.4.1一般介绍 (33)4.4.2 AOW算法的特点和目标 (34)4.4.3算法描述 (35)4.4.4网络初始化和簇维护策略 (36)4.5基于分簇结构的A D H OC网络路由协议 (36)4.5.1 CBRP (37)4.5.2 CEDAR (37)4.5.3 ZHLS (37)总结 (38)致谢 (39)参考文献 (40)第一章绪论1.1 Ad Hoc网络概述Ad Hoc网络是一种特殊的无线移动通信网络。

ADHOC路由协议图解背景：ADHOC网络是一种无线自组织网络，由多个移动节点组成，节点之间通过无线信道进行通信，没有固定的基础设施或中央控制节点。

在ADHOC网络中，节点需要通过路由协议来实现数据包的传输和路由选择。

ADHOC路由协议是一种特殊的路由协议，用于在ADHOC网络中选择最佳的路径进行数据包的转发。

一、引言ADHOC路由协议图解是为了帮助理解和学习ADHOC网络中的路由协议而设计的。

本协议旨在通过图解的方式，以简洁明了的形式展示ADHOC网络中常用的路由协议的工作原理和过程。

二、协议概述本协议图解主要包括以下几个方面的内容：1. 路由协议分类：介绍ADHOC网络中常见的路由协议分类，包括基于距离向量的路由协议、链路状态路由协议和混合路由协议。

2. 路由协议工作原理：通过图解的方式，展示不同类型的路由协议在ADHOC 网络中的工作原理，包括路由表的维护、路由选择算法等。

3. 路由协议示例：以常用的ADHOC路由协议如AODV、DSR等为例，通过图解的方式展示其工作过程和数据包的传输路径。

4. 路由协议优缺点：对比不同的路由协议，分析其优缺点和适用场景，帮助用户选择合适的路由协议。

三、路由协议分类ADHOC网络中常见的路由协议可以分为以下几类：1. 基于距离向量的路由协议：这类路由协议通过维护每个节点到其他节点的距离信息，选择最短路径进行数据包的转发。

常见的基于距离向量的路由协议有DSDV、AODV等。

2. 链路状态路由协议：这类路由协议通过维护网络中每条链路的状态信息，计算最短路径进行数据包的转发。

常见的链路状态路由协议有DSR、OLSR等。

3. 混合路由协议：这类路由协议结合了基于距离向量和链路状态的优点，既考虑了距离信息，又考虑了链路状态信息，选择最佳路径进行数据包的转发。

常见的混合路由协议有ZRP、TORA等。

四、路由协议工作原理不同类型的路由协议在ADHOC网络中的工作原理如下图所示：1. 基于距离向量的路由协议工作原理图解：在基于距离向量的路由协议中，每个节点维护一个路由表，记录到达其他节点的距离和下一跳节点。

074无线自组织（Ad hoc）网络的NS模拟研究首先，让我们了解什么是无限自组织网络。

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。

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。

在当今无线网络普及的同时，通信的发展已经不再局限于有线。

无线互联技术是目前及未来网络技术的研发热点，自组织网络处于向4G无线技术进化的中心与其他通信网络相比，无线自组织网络具有带宽有限、链路容易改变、节点的移动性以及由此带来的网络拓扑的动态性、物理安全有限、受设备限制等特点。

正是由于这些区别，无线自组织网络协议栈也产生了比传统网络协议栈更高的要求：适应移动分布节点随机收发行为的媒体接入控制(MAC)协议，基于动态拓扑结果的高效、稳健的路由算法，便利的异构网络互联技术，有效的功率控制，合理的跨层信息交互、多层协同设计，可靠的安全机制等等。

任何事物的产生都有利有弊。

当今的无线技术也不例外。

MAC协议是无线自组织网络协议的重要组成部分，是分组在无线信道上发送和接收的主要控制者。

目前，在无线自组织网络中MAC协议面临着隐藏终端、暴露终端，信道分配，单向链路，广播扩散等问题。

在发送节点覆盖范围以外的、存在着潜在冲突的节点问题就是信道访问中的隐藏终端问题。

AdHoc网络AdHoc网络是一个没有有线基础设施支持的移动网络。

在AdHoc网络中，所有的节点都是由移动主机构成的。

最初是应用于军事领域，是为了在战场环境下分组无线网络数据的通信。

AdHoc是一个拉丁词汇，在拉丁语中他的意思是“为了这个目的（forthispurpose）”。

Adhoc网络是一种独具特色的网络，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，其关键技术一直是研究的热点和难点。

文章主要对Adhoc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，最后展望了Adhoc网络的发展前景。

1、Adhoc网络特点随着移动通信技术的飞速发展和普及，人们对移动通信的需求越来越强烈，涌现出了众多的移动通信技术，Adhoc就是其中之一。

Adhoc网络是一种无线多跳网络，与传统的无线网络相比，它不依赖于任何固定的基础设施和管理中心，而是由一组自主的移动节点临时组成，通过移动节点间的相互协作和自我组织，保持网络连接和实现数据的传递，主要应用于军事战场、医疗抢险以及抗洪救灾等特殊紧急环境。

Adhoc网络组网灵活、快速，使用非常方便，但必须为Adhoc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Adhoc网络，这是由Adhoc网络自身特性决定的。

因此有必要对Adhoc网络的路由协议、服务质量和功率控制等关键技术进行探讨。

2、关键技术探讨2.1路由协议路由协议是Adhoc网络的重要组成部分，开发良好的路由协议是建立Adhoc网络的首要问题。

与传统网络的协议相比，Adhoc网络路由协议的开发更具挑战性，这是因为传统网络的路由方案都假设网络的拓扑结构是相对稳定的，而Adhoc网络的网络拓扑结构是不断变化的。

另外，传统网络的路由方案主要依靠大量的分布式数据库，这些数据库保存在某些网络节点和特定的管理节点中，而Adhoc网络中的节点不会长期存储路由信息，并且这些存储的路由信息也不总是可靠的。

移动Adhoc⽹络的特点及应⽤移动Ad hoc⽹络的特点及应⽤1 Ad hoc⽹络的定义Ad hoc⽹是⼀种多跳的、⽆中⼼的、⾃组织⽆线⽹络，⼜称为多跳⽹（Multi-hop Network）、⽆基础设施⽹（Infrastructure less Network）或⾃组织⽹（Self-organizing Network）。

整个⽹络没有固定的基础设施，每个节点都是移动的，并且都能以任意⽅式动态地保持与其它节点的联系。

在这种⽹络中，由于终端⽆线覆盖取值范围的有限性，两个⽆法直接进⾏通信的⽤户终端可以借助其它节点进⾏分组转发。

每⼀个节点同时是⼀个路由器，它们能完成发现以及维持到其它节点路由的功能。

Ad hoc⽹络凭借其基于IP的分组交换技术，可以提供⾼速率（现有的移动蜂窝⽹的传输速率不超过2Mbit/s，⽽Ad hoc⽹络在2～6GHz频段上可提供2～50Mbit/s的数据速率）的数据业务和多媒体业务，从⽽成为第三代全球移动通信系统的⼀个重要补充；另⼀⽅⾯，Ad hoc⽹络也可以作为Internet⽹络的⽆线延伸。

2 Ad hoc⽹络的特点Ad hoc⽹络的主要特征有以下⼏点：1)最⼩化的基础设施⽀持。

2)⾃组织和⾃管理。

既然⽹络基础结构是不具可⽤性的，这些节点必须通过⾃⼰组织和维护⽹络（要求有⾃主的分布式控制）。

节点能侦测到其它节点的存在，并和它们⼀起加⼊⽹络。

3)⼤部分甚⾄所有节点都在移动，导致⽹络拓扑动态变化。

当节点移动时，⽹络拓扑变化，新的节点加⼊，⼀些节点离开，或者是⼀些路由中断。

经常出现频繁的、临时的、突发性的⽹络连接损失。

4)⽆线链路。

既然⼤多数节点是移动的，那就意味着只能是⽆线通信⽅式。

5)节点既是⼀个主机，⼜是⼀个路由器。

⼀个节点可能想连接到超出单跳距离外的另⼀个节点，那么对每⼀个节点⽽⾔，路由功能是必需的，因为⽹络没有下部结构⽀持，节点不必是同⼀类型（可以是电话、PDA、膝上型电脑、传感器等）。

网络前沿之无线自组网网络前沿之无线自组网----Ad hoc第一部分 Ad hoc网络了解一、Ad hoc网络的基本概念随着社会的进步，人们对灵活、快捷、方便的通信方式要求越来越高;而全球化进程的加快又进一步刺激了通信与网络技术的发展，人们不断追求任何人可以在任何时间、任何地点与任何人进行任何种类的信息交换。

个人业务需求无论是在支持范围上还是种类、质量要求上都大大的增加，极大地刺激了无线通信网络的迅速发展。

蜂窝移动通信系统、无线局域网(IEEE802.11)、蓝牙技术(Blue tooth)、家庭无线网(HomeRF)等移动通信新技术纷纷涌现，而Adhoc网络技术作为无线通信领域一种新的网络技术，正在很快地从军事通信渗透到相关的各个民用通信领域。

这些新技术的出现，极大的方便了人们的生活，同时也推动了无线通信技术的发展。

无线通信技术和计算机网络技术的发展为无线移动Adhoc网络的产生奠定了基础，而这种自组织对等式多跳移动通信网络，不需要依赖于固定的基础结构，既可以与现有的网络结合形成多跳网络，从而有效延伸传统网络的覆盖范围，同时也可以通过临时组网的方式在恶劣环境中支持移动节点之间的数据、话音、图像和图形等业务的无线传输。

这也使得Adhoc网络具有极大的灵活性和可扩展性，可以满足不同场合的特殊需要，其应用范围可以覆盖工业、商业、医疗、家庭、办公环境、军事等各种场合和行业。

特别是在军事应用领域中，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，Adhoc网络已成为数字化战场通信的首选技术。

Adhoc网络不论是军用还是民用，都有着广泛的应用价值和意义。

由于组网快速、灵活、使用方便，无线 Adhoc网络己经得到了国际学术界和工业界的广泛关注，并正在得到越来越广泛的应用，己经成为移动通信技术向前发展的一个重要方向，并将在未来的通信技术领域中占据重要地位。

二、Ad hoc网络的特征与其他传统通信网络相比，Ad hoc网络具有以下显著特点:(1)无中心和自组织性:Adhoc网络中没有绝对的控制中心，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方快速展开并自动组网。

1概述Ad hoc网络定义根据IEEE的定义，Ad hoc网络是一种特殊的自组织、对等式、多跳、无线移动网络，也常被称为移动Ad hoc网络。

它由一组无线移动节点组成，是一种不需要依靠现有固定通信网络基础设施的、能够迅速展开使用的网络体系，所需人工干预最少，是没有任何中心实体、自组织、自愈的网络。

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。

Ad Hoc网络中的信息流采用分组数据格式，传输采用包交换机制，基于TCP/IP协议簇。

所以说，Ad Hoc网络是一种移动通信和计算机网络相结合的网络，是移动计算机通信网络的一种类型。

Ad hoc网络特点Ad hoc网络是一种特殊的无线移动网络。

网络中所有结点的地位平等，无需设置任何的中心控制结点。

网络中的结点不仅具有普通移动终端所需的功能，而且具有报文转发能力。

1.无中心Ad hoc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。

结点可以随时加入和离开网络。

任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任何预设的网络设施。

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，Ad hoc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完成的。

4. 动态拓扑Ad hoc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。

这些特点使得Ad hoc网络在体系结构、网络组织、协议设计等方面都与普通的蜂窝移动通信网络和固定通信网络有着显著的区别。