无线自组网关键技术的研究.doc

1、论文题目：无线自组网关键技术的研究专 业：通信技术0901 学 生： 签名：_指导老师 签名：_摘 要本文首先介绍了自组织网络(Ad hoc网络)。在一个自组织网络中，所有的节点都是可以移动的，能够以任意的方式互相连接。网络中所有的节点都具有路由功能，扩展通信范围，并为通信的节点提供持续的连接。由于其独特的特点，需要对Ad hoc网络进行深入研究，开发出适用于其特点的协议和算法，以加快Ad hoc网络的实用化。论文在研究和分析了Ad hoc网络特点的基础上，研究了主要的先应式路由协议和按需路由协议的工作过程及其各自的优缺点，并对它们做了比较。本文研究结果表明，所述协议皆可适用于Ad hoc网络

2、，但不同协议也存在不同的问题，有待解决。【关键词】无线自组织网络 路由协议【论文类型】理论研究型Title：Wireless Ad hoc networks of key technologies of the researchMajor：Communication TechnologyName： Signature:_Supervisor： Signature:_ABSTRACTThe thesis introduces the Ad hoc networks. In a Wireless Ad hoc networks, all nodes are mobile and can be in

3、terconnected in an arbitrary manner. Nodes of the networks function as routers to extend the communication range and to provide continued connections between communication mobile nodes. Because of unique characteristics, it is necessary to perform in-depth study on developing the algorithms and prot

4、ocols that are applicable for Ad hoc networks.Based on the research and analysis of the characteristics of the Ad hoc networks, the thesis has studied the work processes and the characteristics of the proactive routing protocols and on-demand routing protocols, and compared them. The results show th

5、at these protocols described in this thesis are adapted to Ad hoc networks. However, there are different protocols with different issues to be resolved. 【Key Words】Wireless Ad hoc Networks Routing Protocol【Type of Thesis】Theoretical Research 前言20世纪90年代末期以来，在无线通信领域一种新的网络技术正在迅速发展，并很快从军事通信渗透到相关的各个民用通信领

6、域，这就是无线自组织多跳移动通信网络Ad Hoc网络技术。Ad Hoc网络可以在没有基础设施支持的情况下提供灵活方便的通信，这种技术拓宽了移动通信的应用领域，具有光明的前景。特别是在军事应用领域，或在发生了地震、水灾、火灾等重大灾难后固定的通信网络设施可能全部损毁或无法正常工作的地区，或当处于偏远或野外地区（包括野外科考、边远矿山作业、边远地区执行任务分队的通信等）无法依赖固定或预设的网络设施进行通信时，就需要Ad Hoc网络这种不依赖任何固定网络设施又能快速布设的自组网络技术。它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非凡的意义。Ad Hoc网络技术具有单独组网能力和自

7、组织的特点，是上述这些场合通信的唯一或最佳的选择。本文将紧密围绕Ad Hoc网络的无中心、自组织和自由移动等显著特点来阐述和分析这种技术的优势、存在的问题。由于Ad Hoc网络涉及到的技术和领域很多，本文将重点介绍和分析Ad Hoc网络的主要关键技术：路由协议和QoS保证等技术。本文第一章将对Ad Hoc网络的产生、发展历史及其应用场合进行简单的介绍。第二章将介绍Ad Hoc网络的定义、特点等基本原理并对一些相关的关键技术做了简单的介绍。第三章将介绍Ad Hoc网络的路由协议。重点介绍几种比较典型的先应式路由协议和按需路由协议的工作原理和特点，并对它们做了比较。第四章展望了Ad Hoc网络的应

8、用前景及探讨了待解决的问题。 - 3 -目 录1移动Ad Hoc网络引论- 1 -1.1 Ad Hoc网络概述- 1 -1.2 Ad Hoc网络的产生背景- 1 -1.3 Ad Hoc网络的发展历史- 2 -1.4 Ad hoc网络的应用- 2 -1.5 本文主要内容介绍- 3 -2 Ad Hoc网络的基本原理- 4 -2.1 Ad Hoc网络的定义- 4 -2.2 Ad Hoc网络的特点- 5 -2.3 Ad Hoc网络的关键技术- 7 -2.3.1 信道接入技术- 7 -2.3.2物理层技术- 8 -2.3.3 路由协议- 8 -2.3.4网络体系结构- 8 -2.3.5 QoS保证- 8

9、 -2.3.6 广播和多播- 8 -2.3.7 安全问题- 9 -2.3.8 网络管理- 9 -2.3.9 传输层服务- 9 -2.3.10 网络互联技术- 9 -3 Ad Hoc网络的路由协议- 10 -3.1 概述- 10 -3.1.1 Ad Hoc网络与传统移动通信系统在路由问题上的区别- 10 -3.1.2 传统Internet网络路由协议- 11 -3.2 路由协议- 11 -3.2.1 路由协议的分类- 12 -3.3 先应式路由协议- 13 -3.3.1 DSDV路由协议- 13 -3.3.2 WRP路由协议- 16 -3.3.3 WRP和DSDV小结- 18 -3.4 按需路由

10、协议- 19 -3.4.1 DSR协议- 19 -3.4.2 AODV协议- 22 -3.4.3 DSR和AODV小结- 24 -3.5 先应式路由协议和按需路由协议的性能比较- 25 -4结束语- 26 -4.1 应用前景- 26 -4.2 待解决的问题- 26 -致谢- 27 -附录：缩略语表- 28 -参考文献- 29 - 5 -1移动Ad Hoc网络引论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。Ad Hoc网络中所有节点的地位平等，无需设置任何中心控制节点，具有很强的抗毁性。网络中的节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。当通信的源节点

11、和目的节点不在直接通信范围之内时，它们可以通过中间节点转发报文进行通信。有时节点间的通信可能要经过多个中间节点的转发，即报文要经过多跳（Hop）才能到达目的地，这是Ad Hoc网络与其他移动通信网络的最根本的区别。Ad Hoc网络的节点通过分层的网络协议和分布式算法的相互协调，实现网络的自动组织和运行。因此它又被称为多跳无线网（Multi-Hop Wireless Network）、自组织网络（Self-Organized Network）或无固定设施的网络（Infrastructureless Network）。1.2 Ad Hoc网络的产生背景随着信息技术不断发展，人们对移动通信技术的需求

12、越来越强。近年来，移动通信技术得到飞速的发展、普及，新技术不断涌现。一般的移动通信技术都是集中式控制的，即是有中心的。它们通常要基于预先架设的网络基础设施才能运行。例如，蜂窝移动通信系统要有基站和移动交换中心等功能设施的支持；无线局域网一般也工作在有接入点（Access Point）和有线骨干网的模式下。但对于特殊的应用场合，有中心的移动通信技术并不能胜任。比如，战场上部队的快速展开和推进，发生地震或水灾等大型灾害后的营救，野外科考，偏远矿山作业以及临时性组织的大型会议等,这些场合的通信不能依赖于任何预先架设的网络设施，或者预先架设的网络基础设施已经因灾害损毁而失去效用，而是需要一种能够临时快

13、速自动组网的移动通信技术。作为移动通信技术的一个重要分支，Ad Hoc网络技术可以满足这些特殊场合的需要。“Ad Hoc”一词来源于拉丁语，意思是“专用的、特定的”。Ad Hoc网络通常也可称为“无固定设施网”或“自组织网”。由于组网快速、灵活，使用方便，目前Ad Hoc网络已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，已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中占据重要地位。1.3 Ad Hoc网络的发展历史Ad Hoc网络的前身是分组无线网PRNET（packet radio network），对分组无线网的研究源于军事通信的需要。早在1972年

14、，美国的DARPA就启动了分组无线网项目PRNET，研究在战场环境下利用分组无线网进行数据通信。在此之后，DARPA于1983年启动了高残存性自适应网络SURAN(survivable adaptive network)项目，研究如何将PRENT的研究成果加以扩展，以支持更大规模的网络。1994年，DARPA又启动了全球移动信息系统GloMo(globle mobile information systems)项目，旨在对能够满足军事应用需要的、高抗毁性的移动信息系统进行全面深入的研究。成立于1991年的IEEE802.11标准委员会采用了“Ad Hoc网络”一词来描述这种特殊的自组织对等式多

15、跳移动通信网络，Ad Hoc网络就此诞生。IETF将Ad Hoc网络称为MANET（移动Ad Hoc网络）。1.4 Ad hoc网络的应用Ad Hoc网络有很多优良特性，这样它在军事和民用通信领域占据了一席之地。首先，网络的自组织性为它提供了廉价且快速部署网络的可能。其次，多跳和中间结点的转发特性可以减少每个终端的发射功率而不降低网络覆盖范围，从而将天线和相关发射/接收部件的设计难度和成本降低了，移动终端将更可能小型化、低功耗。从共享无线信道的角度来看，Ad Hoc网络降低了信号冲突的几率，提高了信道的利用率。从用户的角度看，低功率的无线电波产生的电磁辐射较少，对用户身体健康的影响较小。另外，网络的抗毁性满足了某些特定应用的需求。总的来说，它的应用可以归纳为以下几类。1）军事应用军事应用是Ad Hoc网络技术的主要应用领域。因其特有的无需架设网络设施、可以快速展开、抗毁性强等特点，它是数字化战场通信的首选