AD-HOC 网络(北大)

©2007YANWei.Allrightsreserved.1第十六讲第十六讲移动移动adhocadhoc网络网络©2007YANWei.Allrightsreserved.2移动移动adhocadhoc网络网络ˆ主要内容€MANET概述€MANET路由概述€主动路由&DSDV€按需路由&DSR€层次路由概述ˆ阅读€5.2.9€参考资料ˆˆ熟练掌握熟练掌握MANETMANET基本概念基本概念ˆˆ掌握掌握MANETMANET路由体系路由体系ˆˆ掌握掌握DSDVDSDV协议思想协议思想ˆˆ掌握掌握DSRDSR协议思想协议思想©2007YANWei.Allrightsreserved.3移动无线网络移动无线网络ˆ蜂窝移动通信网络€移动终端和固定基站互相通信€移动终端不具备路由功能€基站负责路由和交换功能€基站充当接入有线网络的网关InternetInternet©2007YANWei.Allrightsreserved.4移动无线网络移动无线网络ˆWLAN€移动节点配备无线网网卡€移动节点通过接入点与固定网络连接€WLAN工作在链路层，对网络层透明—对网络层来说WLAN是一个单跳网络依赖于类似基站或接入点依赖于类似基站或接入点的现有网络基础设施。的现有网络基础设施。aaInternetInternet©2007YANWei.Allrightsreserved.5移动互联网的需求移动互联网的需求ˆ特殊环境（空旷）ˆ临时会议/紧急情况ˆ科学考察/探险/军事战场ˆ接入网络服务商所需的时间和成本ˆ现有服务和架构的性能或者能力ˆ用户可远离网络基础设施而保持与网络的连接无网络设施可用无网络设施可用不想使用不想使用网络设施网络设施延伸网络设施的范围延伸网络设施的范围©2007YANWei.Allrightsreserved.6移动互联网的起源移动互联网的起源ˆ源自军事领域€20世纪70年代分组无线网（PRNET）€1983年的抗毁自适应网络（SURAN）€1994年的全球移动信息系统（GloMo）ˆIEEE802.11首次提出“adhoc”ˆIETF1997年成立MANET工作组ˆIRTF在2003成立了ANS研究组DARPADARPA资助资助MANETMANET：：mobileadhocnetworkmobileadhocnetworkANSANS：：AdHocNetworksScalabilityAdHocNetworksScalability©2007YANWei.Allrightsreserved.7移动移动adhocadhoc网络网络ˆ移动Adhoc网络/多跳无线网络€由一组带有无线通信收发装置的移动终端节点组成€网络中每个终端可以自由移动、地位相等€是一个多跳、临时、无中心网络€不需要现有信息基础网络设施的支持€可以在任何时候、任何地点快速构建AdhocAdhocÆÆ““forthespecificpurposeonlyforthespecificpurposeonly””©2007YANWei.Allrightsreserved.8MANETMANET特点特点ˆ具备移动通信网络和计算机网络的特点ˆ网络拓扑动态变化ˆ无中心网络的自组性ˆ多跳组网方式ˆ有限的无线传输带宽ˆ移动终端的自主性ˆ安全性差ˆ网络的可扩展性不强ˆ存在单向的无线信道ˆ生存时间短€€多跳无线网多跳无线网€€自组织网络自组织网络€€无固定设施无固定设施€€对等网络对等网络©2007YANWei.Allrightsreserved.9MANETMANET与传统蜂窝网络与传统蜂窝网络ˆ与常规移动通信网络比较€不需要网络通信基础设施支持€不依赖基站进行通信€分组交换机制€数据通信业务为主€拓扑结构动态变化©2007YANWei.Allrightsreserved.10MANETMANET与固定网络与固定网络ˆ与传统固定网络比较€固定网络中主机位置基本不变€固定网络结构一般比较复杂€adhoc网络规模相对较小€adhoc网络的拓扑结构比较简单€adhoc网络拓扑结构快速变化©2007YANWei.Allrightsreserved.11MANETMANET与其他无线网络与其他无线网络ˆ与分组无线网、无线局域网、红外网络比较€单跳与多跳€研究重点不同€通信模式不同导致AdhocAdhoc网络的研究内网络的研究内容主要以路由协议为容主要以路由协议为核心的网络层设计核心的网络层设计WLANWLAN、红外网络都是单、红外网络都是单跳网络，不存在路由问题跳网络，不存在路由问题移动终端的所有通信都要经过接入点进行adhocadhoc移动终端移动终端的通信是对等的的通信是对等的主要研究内容是在网络的物理层和DL©2007YANWei.Allrightsreserved.12MANETMANET应用现状与前景应用现状与前景Nova的无线移动路由器©2007YANWei.Allrightsreserved.13实现实现MANETMANET关键技术关键技术ˆ路由协议ˆ服务质量ˆ功率控制ˆ安全问题ˆAdhoc网络的互联ˆAdhoc网络的资源管理ˆ传输层服务的性能感知网络拓扑结构的变化感知网络拓扑结构的变化维护网络拓扑的连接维护网络拓扑的连接高度自适应的路由高度自适应的路由广播和组播广播和组播€€信道接入技术信道接入技术€€能耗节约机制能耗节约机制多个多个adhocadhoc网络互联网络互联内部节点访问内部节点访问InternetInternet功能功能©2007YANWei.Allrightsreserved.14MANETMANET多跳通信多跳通信ˆ通信两点可能不在相互的无线传输范围内ˆ需要其他节点承担路由器的转发工作ˆ节点移动要发现新路由ABC©2007YANWei.Allrightsreserved.15MANETMANET路由面临的困难路由面临的困难ˆ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）也是有限€也许不可能收集齐所有的路由信息ˆ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ˆ路由信息可能过期€不可能连续地或者立即地交换信息€节点随时移动€无线传播变化很大©2007YANWei.Allrightsreserved.16常规路由协议是否可用？常规路由协议是否可用？ˆ常规路由协议不是为移动性和低带宽网络设计的ˆDV算法存在“无穷计算”问题和慢收敛ˆ采用泛洪技术的（链路状态）协议造成额外的通信和控制开销ˆ常规路由协议周期性地路由更新消耗大量的网络带宽和节点能源ˆ当网络节点失效和网络分区时形成路由回路ˆ无线终端功率的差异以及无线信道的干扰导致单向信道的存在©2007YANWei.Allrightsreserved.17MANETMANET对路由协议的要求对路由协议的要求ˆ收敛迅速ˆ提供无环路由ˆ避免无穷计算ˆ控制管理开销小ˆ对终端无过高要求ˆ支持单向信道ˆ尽量简单实用ˆ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©2007YANWei.Allrightsreserved.18MANETMANET路由协议分类路由协议分类ˆ平面路由€无需建立具有特殊cluster头功能节点的层次结构；€不划分区域以及所谓的区内/外不同路由€所有的节点在路由机制中地位平等€寻址方式是平面的ˆ层次路由€节点功能不同€寻址方式是分层进行的ˆ地理信息辅助路由€利用地理信息进行路由选择©2007YANWei.Allrightsreserved.19非地理定位辅助路由非地理定位辅助路由表驱动表驱动(Proactive)(Proactive)DSDVCGSR按需驱动按需驱动(Reactive)(Reactive)LMRABRTORASSROLSROLSRTBRPFTBRPFWRPFSRFSLSSTARA平面路由平面路由分层路由分层路由ZRPHSRCEDARLANMAR地理定位辅助路由地理定位辅助路由LARDREAMGPSRGeoCastAdhocAdhoc单播路由协议单播路由协议DSRDSRAODVAODV©2007YANWei.Allrightsreserved.20主动主动//表驱动（表驱动（TabledrivenTabledriven）路由）路由ˆ先应式路由机制€传统的分布式最短路径路由协议€链路状态或者距离向量€所有节点连续更新“可达”信息ˆ每个节点维护到网络中所有节点的路由ˆ所有路由都已经存在并且随时可用ˆ路由请求的延迟低ˆ路由开销大ˆOLSR、TBRPF©2007YANWei.Allrightsreserved.21DVDV协议能否适应协议能否适应MANETMANET？？ˆDV的固有缺点€无法发现路由回路€“无穷计算”问题ˆDSDV(Destination-sequenceddistancevector)€没有全局拓扑视图€主动先应式路由€每个节点维护到所有已知目的地的路由信息€路由信息必须定期更新€即使网络拓扑没有变化也有通信开销€维护的路由可能从来不用DVDV不能直接不能直接用在用在MANETMANET©2007YANWei.Allrightsreserved.22DSDVDSDV协议特点协议特点ˆ保持了DV算法的简单性ˆ确保无路由回路€新的路由表带有目标序列号ˆ对于拓扑变化能快速反应€当路由表发生重大变化时立即启动routeadvertisement€但是延迟不稳定路由的通告(减缓路由波动)©2007YANWei.Allrightsreserved.23DSDVDSDV路由表路由表ˆSequencenumber€由目标节点确定，用来保证不出现路由回环ˆInstalltime€该表项创建时间(用来删除表中过时路由信息)ˆStabledata€用来缓解路由波动DestDest..AABBCCDDNextNextAABBBBBBMetricMetric00113344Seq.noSeq.noAA--550550BB--102102CC--588588DD--312312InstalltimeInstalltime001000001000001200001200001200001200001200001200StabledataStabledataPtr_APtr_A