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無(wú)中心自組網(wǎng)系統(tǒng)的系統(tǒng)概述和應(yīng)用
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自組網(wǎng)是一種移動(dòng)通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)的信息交換采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的分組交換機(jī)制,用戶終端是可以移動(dòng)的便攜式終端,自組網(wǎng)中每個(gè)用戶終端都兼有路由器和主機(jī)

深圳龍視數(shù)碼無(wú)中心自組網(wǎng)系統(tǒng)的系統(tǒng)概述和應(yīng)用解決方案


  自組網(wǎng)是一種移動(dòng)通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)的信息交換采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的分組交換機(jī)制,用戶終端是可以移動(dòng)的便攜式終端,自組網(wǎng)中每個(gè)用戶終端都兼有路由器和主機(jī)兩種功能。作為主機(jī),終端需要運(yùn)行各種面向用戶的應(yīng)用程序,如編輯器、瀏覽器等;作為路由器,終端需要運(yùn)行相應(yīng)的路由協(xié)議,根據(jù)路由策略和路由表完成數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)和路由維護(hù)工作,故要求節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)合適的路由協(xié)議。自組網(wǎng)路由協(xié)議的目標(biāo)是快速、準(zhǔn)確和高效,要求在盡可能短的時(shí)間內(nèi)查找到準(zhǔn)確可用的路由信息,并能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目焖僮兓?,同時(shí)減小引入的額外時(shí)延和維護(hù)路由的控制信息,降低路由協(xié)議的開(kāi)銷,以滿足移動(dòng)終端計(jì)算能力、儲(chǔ)存空間以及電源等方面的限制。 
 
1概述  自組網(wǎng)是一種移動(dòng)通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)的信息交換采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的分組交換機(jī)制,用戶終端是可以移動(dòng)的便攜式終端,自組網(wǎng)中每個(gè)用戶終端都兼有路由器和主機(jī)兩種功能。作為主機(jī),終端需要運(yùn)行各種面向用戶的應(yīng)用程序,如編輯器、瀏覽器等;作為路由器,終端需要運(yùn)行相應(yīng)的路由協(xié)議,根據(jù)路由策略和路由表完成數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)和路由維護(hù)工作,故要求節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)合適的路由協(xié)議。自組網(wǎng)路由協(xié)議的目標(biāo)是快速、準(zhǔn)確和高效,要求在盡可能短的時(shí)間內(nèi)查找到準(zhǔn)確可用的路由信息,并能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目焖僮兓瑫r(shí)減小引入的額外時(shí)延和維護(hù)路由的控制信息,降低路由協(xié)議的開(kāi)銷,以滿足移動(dòng)終端計(jì)算能力、儲(chǔ)存空間以及電源等方面的限制。
 
  目前自組網(wǎng)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)主要有三種思路:1)修改現(xiàn)有的常規(guī)路由協(xié)議,使其能夠適應(yīng)自組網(wǎng)的需要,如DSDV (Destination Sequenced Distance Vector)協(xié)議就是通過(guò)修改常見(jiàn)的RIP協(xié)議得來(lái);2)采用按需發(fā)現(xiàn)的路由原則,不通過(guò)周期性廣播路由信息來(lái)維持路由表,僅當(dāng)需要建立路由時(shí)才發(fā)出請(qǐng)求以建立路由,從而有效地減少對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的消耗,典型的有動(dòng)態(tài)源路由(DSR)、AODV (Ad-hocOn-demand Distance Vector)等;3)基于服務(wù)質(zhì)量(QoS)的路由,節(jié)點(diǎn)根據(jù)收集到的網(wǎng)絡(luò)資源情況(而不是通常的跳數(shù))選擇一條最有可能滿足用戶QoS要求的路由,如LS-QoS (LinkState-QoS)協(xié)議。
 
  表驅(qū)動(dòng)的路由協(xié)議適合于常規(guī)有線網(wǎng)絡(luò),但對(duì)無(wú)線自組網(wǎng)來(lái)說(shuō),由于網(wǎng)絡(luò)自身存在的諸多限制,周期性廣播控制信息分組會(huì)大量消耗網(wǎng)絡(luò)帶寬,維護(hù)路由表會(huì)大量消耗移動(dòng)終端的資源,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的快速變化會(huì)使很多路由信息很快變得過(guò)時(shí),造成資源的浪費(fèi)。即使將表驅(qū)動(dòng)協(xié)議針對(duì)無(wú)線自組網(wǎng)進(jìn)行改動(dòng),仍然在很大程度上存在這個(gè)問(wèn)題。相比之下,按需路由協(xié)議更能適應(yīng)自組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)快速變化的特點(diǎn)。
 
  目前流行的幾種典型按需路由協(xié)議中,DSR使用了源路由的機(jī)制,要求在每一個(gè)數(shù)據(jù)包頭部包含完整的路徑信息,大大增加了路由協(xié)議的開(kāi)銷,且斷鏈發(fā)生需要重建路由時(shí),需要將斷鏈信息發(fā)回源節(jié)點(diǎn),由源節(jié)點(diǎn)重新發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程,帶來(lái)了很大的延遲。AODV協(xié)議使用逐跳轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制解決了這個(gè)問(wèn)題,但它需要使用周期性的Hello信息來(lái)維持節(jié)點(diǎn)之間的連接狀態(tài),增加了開(kāi)銷,而且在發(fā)生斷鏈時(shí),則采用和DSR同樣的方式進(jìn)行重建路由。TORA協(xié)議除了自身的開(kāi)銷大外,還需要特殊硬件提供支持,如GPS設(shè)備提供全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步功能,并需要數(shù)據(jù)和控制兩個(gè)獨(dú)立的無(wú)線信道,其應(yīng)用局限較大。
 
2起源 自組網(wǎng)的原型是美國(guó)早在1968年建立的ALOHA網(wǎng)絡(luò)和之后于1973提出的PR(Packet Radio)網(wǎng)絡(luò)。ALOHA網(wǎng)絡(luò)需要固定的基站,網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須和其它所有節(jié)點(diǎn)直接連接才能互相通信,是一種單跳網(wǎng)絡(luò)。直到PR網(wǎng)絡(luò),才出現(xiàn)了真正意義上的多跳網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)不需要直接連接,而是能夠通過(guò)中繼的方式,在兩個(gè)距離很遠(yuǎn)而無(wú)法直接通信的節(jié)點(diǎn)之間傳送信息。PR網(wǎng)絡(luò)被廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。IEEE在開(kāi)發(fā)802.11標(biāo)準(zhǔn)時(shí),提出將PR網(wǎng)絡(luò)改名為AdHoc網(wǎng)絡(luò),也即今天我們常說(shuō)的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)。
 
3特點(diǎn)  移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)能夠利用移動(dòng)終端的路由轉(zhuǎn)發(fā)功能,在無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施的情況下進(jìn)行通信,從而彌補(bǔ)了無(wú)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施可使用的缺陷。自組網(wǎng)技術(shù)為計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作系統(tǒng)提供了一種解決途徑,主要特點(diǎn)有:
 
(1)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化
 
  在移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中,由于用戶終端的隨機(jī)移動(dòng)、節(jié)點(diǎn)的隨時(shí)開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)、無(wú)線發(fā)信裝置發(fā)送功率的變化、無(wú)線信道間的相互干擾以及地形等綜合因素的影響,移動(dòng)終端間通過(guò)無(wú)線信道形成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時(shí)可能發(fā)生變化,而且變化的方式和速度都是不可預(yù)測(cè)的。
 
(2)自組織無(wú)中心網(wǎng)絡(luò)
 
  移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有嚴(yán)格的控制中心,所有節(jié)點(diǎn)的地位是平等的,是一種對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)能夠隨時(shí)加入和離開(kāi)網(wǎng)絡(luò),任何節(jié)點(diǎn)的故障都不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行,具有很強(qiáng)的抗毀性。
 
(3)多跳網(wǎng)絡(luò)
 
  由于移動(dòng)終端的發(fā)射功率和覆蓋范圍有限,當(dāng)終端要與覆蓋范圍之外的終端進(jìn)行通信時(shí),需要利用中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
 
值得注意的是,與一般網(wǎng)絡(luò)中的多跳不同,無(wú)線自組網(wǎng)中的多跳路由是由普通節(jié)點(diǎn)共同協(xié)作完成的,而不是由專門的路由設(shè)備完成的。
 
(4)無(wú)線傳輸帶寬有限
 
  無(wú)線信道本身的物理特性決定了移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的帶寬比有線信道要低很多,而競(jìng)爭(zhēng)共享無(wú)線信道產(chǎn)生的碰撞、信號(hào)衰減、噪音干擾及信道干擾等因素使得移動(dòng)終端的實(shí)際帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理論值。
 
(5)移動(dòng)終端的局限性
 
  自組織網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)終端(如筆記本電腦、手機(jī)等)具有靈巧、輕便、移動(dòng)性好等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)其電源有限、內(nèi)存小、CPU性能低等限制,使得我們?cè)陂_(kāi)發(fā)應(yīng)用程序時(shí),需要考慮這些因素。 深圳安視源-專業(yè)自組網(wǎng)系統(tǒng)

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