3,军用无线自组网Adhoc为什么变频电机采用变频线圈的

AdHoc网络_百度百科
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Ad hoc网是一种多跳的、无中心的、自组织,又称为多跳网(Multi-hop Network)、无基础设施网(Infrastructureless Network)或(Self-organizing Network)。整个网络没有固定的基础设施,每个都是移动的,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,它们能完成发现以及维持到其它节点路由的功能。
AdHoc网络概念
Ad Hoc网络是一种没有有线基础设施支持的,网络中的均由移动主机构成。Ad Hoc网络最初应用于军事领域,它的研究起源于战场环境下分组无线网项目,该项目由DARPA资助,其后,又在1983年和1994年进行了抗毁可适应网络SURAN(Survivable AdaptiveNetwork)和全球移动信息系统GloMo(Global Information System)项目的研究。由于无线通信和终端技术的不断发展,Ad Hoc网络在民用环境下也得到了发展,如需要在没有有线基础设施的地区进行临时通信时,可以很方便地通过搭建Ad Hoc网络实现。
在Ad Hoc网络中,当两个移动主机在彼此的通信覆盖范围内时,它们可以直接通信。但是由于移动主机的通信覆盖范围有限,如果两个相距较远的主机要进行通信,则需要通过它们之间的移动主机B的转发才能实现。因此在Ad Hoc网络中,主机同时还是,担负着寻找路由和转发的工作。在Ad Hoc网络中,每个主机的通信范围有限,因此路由一般都由多跳组成,数据通过多个主机的转发才能到达目的地。故Ad Hoc网络也被称为多跳。
Ad Hoc网络可以看作是移动通信和计算机网络的交叉。在Ad Hoc网络中,使用计算机网络的分组制,而不是机制。通信的一般是便携式计算机、(PDA)等设备。Ad Hoc网络不同于目因特网环境中的移动IP网络。在移动IP网络中,移动主机可以通过固定有线网络、无线链路和拨号线路等方式接入网络,而在Ad Hoc网络中只存在无线链路一种连接方式。在移动IP网络中,移动主机通过相邻的基站等有线设施的支持才能通信,在基站和基站(代理和代理)之间均为有线网络,仍然使用因特网的传统协议。而Ad Hoc网络没有这些设施的支持。此外,在移动IP网络中移动不具备路由功能,只是一个普通的通信终端。当移动主机从一个区移动到另一个区时并不改变,而Ad Hoc网络中移动主机的移动将会导致拓扑结构的改变。
AdHoc网络特点
Ad Hoc网络作为一种新的组网方式,具有以下特点。
AdHoc网络独立性
Ad Hoc网络相对常规而言,最大的区别就是可以在任何时刻、任何地点不需要网络设施的支持,快速构建起一个络。它的建立不依赖于现有的设施,具有一定的独立性。Ad Hoc网络的这种特点很适合灾难救助、偏远地区通信等应用。
AdHoc网络结构
在Ad Hoc网络中,移动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。在中,主机可能同时还是,因此,移动会使不断发生变化,而且变化的方式和速度都是不可预测的。对于常规网络而言,网络拓扑结构则相对较为稳定。
AdHoc网络通信带宽
在Ad Hoc网络中没有有线基础设施的支持,因此,之间的通信均通过来完成。由于本身的物理特性,它提供的网络带宽相对有线信道要低得多。除此以外,考虑到竞争共享无线信道产生的碰撞、信号衰减、噪音干扰等多种因素,可得到的实际带宽远远小于理论中的最大带宽值。
AdHoc网络主机能源
在Ad Hoc网络中,均是一些移动设备,如PDA、便携计算机或掌上电脑。由于主机可能处在不停的移动状态下,主机的能源主要由电池提供,因此Ad Hoc网络有能源有限的特点。
AdHoc网络分布式特性
在Ad Hoc网络中没有中心控制,通过分布式协议互联。一旦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。
AdHoc网络生存周期
Ad Hoc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。
AdHoc网络物理安全
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。现有的链路安全技术有些已应用于中来减小安全攻击。不过Ad Hoc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。
AdHoc网络应用需求
Ad Hoc网络的应用范围很广,总体上来说,它可以用于以下场合:
a)没有有线通信设施的地方,如没有建立硬件通信设施或有线通信设施遭受破坏。
b)需要分布式特性的环境。
c)现有有线通信设施不足,需要临时快速建立一个的环境。
d)作为生存性较强的后备网络。
Ad Hoc网络技术的研究最初是为了满足军事应用的需要,军队需要具有抗毁性、自组性和机动性。在战争中,通信系统很容易受到敌方的攻击,因此,需要通信系统能够抵御一定程度的攻击。若采用集中式的通信系统,一旦通信中心受到破坏,将导致整个系统的瘫痪。分布式的系统可以保证部分通信或链路断开时,其余部分还能继续工作。在战争中,战场很难保证有可靠的有线通信设施,因此,通过通信节点自己组合,组成一个通信系统是非常有必要的。此外,机动性是部队战斗力的重要部分,这要求通信系统能够根据战事需求快速组建和拆除。
Ad Hoc网络满足了军事的这些需求。Ad Hoc网络采用,没有中心控制节点的管理。当网络中某些节点或链路发生故障,其他节点还可以通过相关技术继续通信。Ad Hoc网络由移动节点自己自由组合,不依赖于有线设备,因此,具有较强的自组性,很适合战场的恶劣通信环境。Ad Hoc网络建立简单、具有很高的机动性。一些发达国家为作战人员配备了尖端的个人通信系统,在恶劣的战场环境中,很难通过有线通信机制或移动IP机制来完成通信任务,但可以通过Ad Hoc网络来实现。因此,研究Ad Hoc网络对军队通信系统的发展具有重要的应用价值和长远意义。
近年来Ad Hoc网络的研究在民用和商业领域也受到了重视。在民用领域,Ad Hoc网络可以用于灾难救助。在发生洪水、地震后,有线通信设施很可能因遭受破坏而无法正常通信,通过Ad Hoc网络可以快速地建立应急,保证救援工作的顺利进行,完成紧急通信需求任务。Ad Hoc网络可以用于偏远或不发达地区通信。在这些地区,由于造价、地理环境等原因往往没有有线通信设施,Ad Hoc网络可以解决这些环境中的通信问题。Ad Hoc网络还可以用于临时的通信需求,如商务会议中需要参会人员之间互相通信交流,在现有的有线不能满足通信需求的情况下,可以通过Ad Hoc网络来完成通信任务。
Ad Hoc网络在研究领域也很受关注,近几年的网络国际会议基本都有Ad Hoc,随着的不断发展和人们日益增长的自由通信需求,Ad Hoc网络会受到更多的关注,得到更快速的发展和普及。
AdHoc网络对比
AdHoc网络蜂窝系统
蜂窝系统是覆盖范围最广的陆地公用。在蜂窝系统中,覆盖区域一般被划分为类似蜂窝的多个小区。每个小区内设置固定的基站,为用户提供接入和信息转发服务。移动用户之间以及移动用户和非移动用户之间的通信均需通过基站进行。基站则一般通过有线线路连接到主要由构成的骨干交换网络。蜂窝系统是一种有连接网络,一旦一个信道被分配给某个用户,通常此信道可一直被此用户使用。蜂窝系统一般用于语音通信。
AdHoc网络集群系统
集群系统与蜂窝系统类似,也是一种有连接的网络,一般属于,规模不大,主要为移动用户提供语音通信。
AdHoc网络通信系统
的通信范围最广,可以为全球每个角落的用户提供通信服务。在此系统中,卫星起着与基站类似的功能。卫星通信系统按卫星所处位置可分为静止轨道、中轨道和低轨道3种。卫星通信系统存在成本高、传输延时大、传输有限等不足。
上述都需要有线基础设施的支持,如基站、、卫星等。这些设施的建立和运转需要大量的人力和物力,因此成本比较高,同时建设的周期也长。Ad Hoc网络不需要基站的支持,由自己组网,因此,网络建立的成本低,同时时间短,一般只要几秒钟或几分钟。上述中,移动终端之间并不直接通信,并且移动终端只具备收发功能,不具备转发功能。而Ad Hoc网络由移动主机构成,移动主机之间可以直接通信,而移动主机不仅收发数据,同时还转发数据。此外主要为用户提供语音通信功能,通常采用,比较稳定。而Ad Hoc网络使用分组转发技术,主要为用户提供服务,拓扑结构易于变化。
AdHoc网络网络结合
实现移动和全IP是当今的两大趋势。随着手机使用的日益广泛和人们对移动所能提供的信息要求越来越高,人们更加希望能随时随地接入互联网。
对于Ad Hoc网络,网络是随时生成而且具有易构性,不需要事先存在的网络来支持,因此,应用很广泛也很简单。但是这种网络有很强的独立性,它可以单独存在,它的特性和它所使用的主动的、按需驱动的都令它难以与互联网通信,达到交互信息的目的。为了达到Ad Hoc网络中的移动可以在不同的Ad Hoc网络间移动和随时接入互联网,我们利用移动IP协议可在不同网络中漫游的特性,结合移动IP和Ad Hoc网络,即MIPMANET,提供一种将Ad Hoc网络使用按需驱动的机制,移动IP提供代理地址和反向隧道的Ad Hoc网络接入互联网的解决方案。
AdHoc网络问题
Ad Hoc网络的特性决定了管理上比有线网络复杂许多,因为的动态变化,要求网络管理也是动态自动配置。而且要考虑到移动本身的限制,例如能源有限、链路状态变化和有限的存储能力等,因此,要将管理协议给整个网络带来的负荷考虑在内。最后还要考虑到网络管理对不同环境的适用性等。
具体Ad Hoc网络管理需要解决的问题为以下几方面:
a)的一个重要任务是使知道网络的。在有线网络中,由于网络变化不频繁,所以这点容易做到。但在中,节点的移动导致拓扑结构变化太频繁,网管需定期收集节点的连接信息,这无疑会加大网络的负荷。
b) 大多数使用电池供电,所以要保证网络管理的负荷限制在最小值以节省能源。要尽量减少收发和处理的节点数,但这是与需要拓扑结构的定期更新相矛盾的。
c) 能源的有限性和节点的移动性导致节点随时可能与网络分离,这要求网络管理协议能够及时觉察节点的离开和加入,而更新。
d) 无线环境下信号质量变化大。信号的衰退和拥塞都会使网管误认为节点已离开,因此,网管必须能够区分是由于节点移动还是由于链路质量的原因导致连接中断。必须询问,但这样会违反OSI的层次管理结构。
e) Ad Hoc网络通常应用于军事,因此,要防止、破坏和侵入。所以网管需要结合加密和认证过程。
由上可见Ad Hoc网络的网络管理是与传统网络不同的,要解决的问题包括如何有效地收集网络的拓扑信息,如何处理动态的网络配置和安全保密问题。
AdHoc网络结论
Ad Hoc网络是一种新颖的网络的类型,它既可以作为一种独立的网络运行,也可以作为当前具有固定设施网络的一种补充形式。其自身的独特性,赋予其巨大的发展前景。在Ad Hoc网络的研究中还存在许多亟待解决的问题:设计具有节能策略、安全保障、功能和QoS支持等扩展特性的,以及Ad Hoc网络的网络管理等。今后将重点致力于Ad Hoc网络中网络监视、移动性管理、抗毁性管理和安全管理等方面的研究。
清除历史记录关闭内容简介/无线AdHoc网络安全
无线Ad Hoc由于没有固定网络基础设施,具有组网灵活、移动性好等优点,在军事、交通、救援等多种场合有着非常好的应用前景。然而,移动Ad Hoc的安全面临诸多挑战。《无线Ad Hoc网络安全》共8章,全面系统地介绍了Ad Hoc网络安全的诸多方面,从基本安全理论、密钥管理、路由安全、入侵检测、安全策略管理以及节点定位安全等多个方面详细介绍了Ad Hoc网络安全,既有基础的理论,也有该领域最新的研究进展。
《无线Ad Hoc网络安全》可供通信、计算机以及的大学本科生和研究生使用,对从事计算机网络安全工作的工程技术及研究人员也有学习和参考价值。
编辑推荐/无线AdHoc网络安全
《无线Ad Hoc网络安全》是第一本针对无线自组网安全性方面的书,然而无线自组网安全性问题本身牵涉的内容很多,有安全网络协议、移动设备上的操作系统和各种应用等。《无线Ad Hoc网络安全》的重点放在研究无线自组网的安全网络协议上,特别是无线自组网中两个设备通过无线接口进行相互通信时所涉及的安全问题。 《无线Ad Hoc网络安全》的宗旨是能够让读者明白无线网络安全领域的基本原理以及尚未解决的一些问题。并希望不久的将来,在这个领域中取得更多的成就。《无线Ad Hoc网络安全》对迄今为止无线自组网安全性问题的研究现状做了一个广泛而全面的概述,并讨论了各种解决方案的优缺点。 《无线Ad Hoc网络安全》适合各种水平的阅读者。初学者可以从各种安全问题和解决方案的粗浅介绍中受益。同时,通过将现有无线自组网的安全方面的重要成果汇编起来,可让初学者学习起来非常方便。因此,《无线Ad Hoc网络安全》可以作为一本无线自组网安全性方面的教科书。
目录/无线AdHoc网络安全
第1章 引言
1.1 无线Ad Hoc网络的定义1.2 无线Ad Hoc网络的应用1.3 无线Ad Hoe网络面临的威胁、攻击和漏洞1.3.1 威胁1.3.2 漏洞1.3.3 攻击1.4 本书概述第2章 基本安全概念2.1 引言2.2 基本概念2.2.1 属性2.2.2 密码原语2.3 运算模式2.4 其他安全属性2.4.1的单向属性2.4.2 TESLA2.5 小结第3章 密钥管理3.1 引言3.2 传统网络的解决方案3.3 针对无线Ad Hoe网络的方案3.3.1 基于非对称密钥的方法3.3.2 基于对称密钥的方法3.4 小结第4章 安全路由4.1 引言4.1.1和链路状态路由4.1.2 先验式与反应式路由4.2协议4.2.1 安全AODV协议4.2.2 面向Ad Hoc网络的认证式路由协议4.2.3 Ad Hoc安全感知路由协议4.34.3.1 安全路由协议4.3.2 Ariadne协议4.3.3 EhdairA:一个可证明的安全路由协议4.4 DSDV路由协议4.4.1协议4.4.2 SuperSEAD协议4.4.3 S—DSDV协议4.5 优化的4.5.1 OLSR协议的安全扩展4.5.2 安全链路状态路由协议4.6 匿名路由协议4.6.1 ANODR4.6.2 MASK4.7 针对路由的常见攻击4.7.14.7.2 Rushing攻击........
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无线AdHoc网络QoS保障关键技术的研究
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论文题目:垂丛些些!旦鳖Q堕堡堕羞壁垫查塑堑塞
钱学荣教授
堕堕量笪星墨笙
研究 方向 无线数据与移动计算网络
论文提交日期
二堕Q丛生堕旦
Hoe网络是一种动态多跳无线网络,由一组共享无线信道的移动节点组成。无线
Hoe技术已经成为当前无线通信领域研究的一个热点,并作为下一代移动通信网络的
一种应用方案而得到广泛应用,研究无线Ad
Hoc网络的QoS保障具有重要意义。随着
Hoe网络的应用环境必须能提供一定的QoS
对QoS严格要求的业务的出现,要求无线Ad
质量保证,然而,无线AdHoc网络有着不同子传统网络的特点,使得实施QoS保障面临
许多新的挑战。
论文系统地研究了Ad
Hoe网络QoS保障的关键技术。在深入研究和分析Ad
络结构的特点以及现有的QoS解决方案的基础上,对原有的Ad
AODV进行了性能比较,证明了改进后的AODV性能优于原AODV。
论文还分析比较了现有Ad
型。针对SWAN模型QoS的不足,进行了改进和扩展。首先,论文提出了用改进的
SWAN模型的设计初衷,进一步探讨和分析了这种路由改进机制的优点。其次,扩展了
SWAN模型的分类模块,支持优先级动态分配,以兼容IEEE
功能。再次,结合改进的SWAN模型,为无线Ad
展支持,从而更好的支持实时多媒体业务的应用。
关键词:Ad
Adhocnetworkisa
wirelessnetworkthatisestablisheda ofmo—
dynamicmultihop
bilenodesonasharedwireless
Adhocnetwork
technology
channel.Nowadays,mobile
beenanactiveresearchintheareaofwireless
wirelessmobilenetworks.Itwillbemuchmore
generation
正在加载中,请稍后...技术解析│三种无线分布式网络的比较
无线分布式网络作为近几年通信领域发展较快的技术,受到越来越多的关注。无线分布式网络的前身是adhoc网络,起源于1972年美国DAPRA提出的分组无线网(PRNET),是由一组具有无线收发装置的移动节点组成的多跳、临时性的自组织系统。随着研究的不断深入以及adhoc网络应用的扩展,衍生出了无线传感器网络和无线Mesh网络,它们也采用分布式、自组织组网思想,但在特定应用环境下具有不同于adhoc网络的特性。因此,随着技术不断发展,无线分布式网络变为一个非常宽泛的概念,主要由ad hoc网络、无线传感器网络和无线Mesh网络3种网络组成。本文着重就这3种无线分布式网络的基本概念、技术特点和应用场合进行分析研究和比较。
2 ad hoc网络
2.1基本概念
“ad hoc”源于拉丁语,意为“特殊的”,它由一系列可任意移动的节点组成,网络节点动态且任意分布,节点之间通过无线方式互连,每个网络节点同时具有终端和路由器的双重功能,图1展示了典型ad hoc网络的结构。由于自组织特性,adhoc的网络拓扑、信道环境、业务模式随节点的移动而动态改变。ad hoc网络研究的最初目的是满足战场生存的军事需求,在战场恶劣的环境下通信无法依赖已经敷设的通信基础设施,因为一方面这些设施可能根本不存在,另一方面这些设施随时可能遭到破坏。由于组网快速、灵活、使用方便,目前ad hoc网络已得到学术界和工业界的广泛关注,并得到越来越多应用,逐渐成为移动通信领域发展的重要方向。
图1 ad hoc网络结构
2.2技术特点和应用场合
由于ad hoc网络具有自组织特性,且提供了更为灵活的组网方式,因此其具有很多传统有线、无线网络不具备的特性:
(1)无中心和自组织性
这是ad hoc网络的最大特点。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他预置的网络设施,可以在任何时刻任何地方快速展开并自动组网。由于网络的分布式特征、节点的冗余性和不存在单点故障点,adhoc网络的健壮性和抗毁性很好。
(2)动态变化的网络拓扑
ad hoc网络中,移动终端能够以任意速度和任意方式在网中移动,并可以随时关闭电台。加上无线发送装置的天线类型多种多样,发送功率的变化,无线信道间的相互干扰,地形和天气等综合因素的影响,移动终端间通过无线信道形成的网络拓扑随时可能发生变化,而且变化的方式和速度都难以预测。
(3)受限和时变的无线传输带宽
ad hoc网络采用无线传输技术作为底层通信手段,由于无线信道本身的物理特性,它所能提供的网络带宽相对有线信道要低得多。此外,考虑到竞争共享无线信道产生的冲突、信号衰减、噪音和信道之间干扰等多种因素,移动终端得到的实际带宽远远小于理论上的最大带宽。同时,与有线网络不同,由于拓扑动态变化导致每个节点转发的非自身作为目的地的业务量随时间而变化,它的链路容量表现出时变特征。
(4)多跳路由
由于节点发射功率受限,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。此外,自组织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(如路由器)完成的。
(5)能量受限
由于网络节点的移动特征,其中大多数节点以电池作为动力。因而,在进行系统设计时,节能就成为一个非常重要的指标。
(6)安全性较差
ad hoc网络是一种特殊的无线移动网络,由于采用无线信道、有限电源、分布式控制等技术,更容易受到被动窃听、主动入侵、拒绝服务等网络攻击。如果不在网络层或数据链路层增加一些安全措施,ad hoc网络很容易受到监听网络传输、重新传输、对分组头进行操作和重定向路由信息等攻击。因此,信道加密、抗干扰、用户认证和其他安全措施都需要特别考虑。
由于ad hoc网络的特殊性,它的应用领域与普通的通信网络有着显著的区别。它适用于无法或不便预先铺设网络设施的场合和需要快速自动组网的场合等。军事应用仍是ad hoc网络的主要应用领域,但在民用方面也有非常广泛的应用前景,其应用场合主要有:军事应用、紧急事故和临时场合、个人通信、与移动通信系统的结合等方面。
3 无线传感器网络
3.1基本概念
无线传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一,它将会对人类未来的生活方式产生深远影响。近年来随着无线通信、集成电路、传感器以及微机电系统(MEMS)等技术的飞速发展,低成本、低功耗、多功能的微型无线传感器的大量生产成为可能,这些微型无线传感器具有无线通信、数据采集和处理、协同合作等功能,无线传感器网络(简称传感器网络)就是由许多这种微型无线传感器节点协同组织起来的。传感器网络的节点可以随机或者特定地部署在目标环境中,它们之间通过特定的协议自组织起来,能够获取周围环境的信息并且相互协同工作完成特定任务。图2所示为无线传感器网络的结构。
图2 无线传感器网络的结构
传感器网络最初来源于美国DARPA的一个研究项目。由于当时技术条件的限制,传感器网络的应用只能局限于军方的一些项目中,难以得到推广和发展。近年来随着无线通信、微处理器、MEMS等技术的发展,传感器网络的理想蓝图能够得以实现,其应用前景越来越广,国外研究机构对它的研究也正方兴未艾。
3.2技术特点和应用场合
传感器网络与传统网络相比有一些独有的特点,正是由于这些特点使得传感器网络存在很多新问题,对其提出了很多新的挑战。传感器网络的主要特点有:
(1)传感器网络节点电池能量有限且不可充电,整个网络是能量受限的
由于传感器节点的微型化,节点的电池能量有限,而且由于物理环境限制难以给节点更换电池,所以传感器节点的电池能量受限是整个传感器网络设计中的最关键的约束之一,直接决定了网络的工作寿命。
(2)传感器网络的节点数量大、密度高
由于传感器网络节点的微型化,每个节点的通信和传感半径很有限,一般为几十米范围之内,而且为了节能,传感器节点大部分时间处于睡眠状态,所以往往通过铺设大量的传感器节点来保证网络的质量。传感器网络的节点数量和密度都要比adhoc网络高几个数量级,可能达到每平方米上百个节点的密度,甚至多到无法为单个节点分配统一的物理地址。这会带来一系列问题,如信号冲突、信息的有效传送路径的选择、大量节点之间如何协同工作等。
(3)以数据为中心
所谓以数据为中心就是节点把来自多条路由的数据进行聚合,消除冗余,让传输的数据最小化,从而达到节省能量的目的。传感器网络是高密度网络,很多节点会探测到同一个物理现象,因此传感器节点发送的数据就会存在冗余。无线传感器网络把路由和网内数据聚合联合考虑,以求达到最大节省能量的目的。
(4)动态拓扑结构变化
传感器节点在工作和睡眠状态之间切换以及传感器节点随时可能由于各种原因发生故障而失效,或者有新的传感器节点补充进来以提高网络的质量等,这些特点都使得传感器网络的拓扑结构变化很快,这对网络各种算法(如路由算法和链路质量控制协议等)的有效性提出了挑战。此外,如果节点具备移动能力,也有可能带来网络的拓扑变化。
无线传感器网络以其自组织性、微型性、低成本、灵活性等特点,在军事、环境科学、医疗健康、空间探索、商业应用等领域有着非常广泛的应用前景。
4 无线Mesh网络
4.1基本概念
无线Mesh网络是下一代无线网络中的关键技术,近几年得到人们广泛关注和快速发展。它是一种动态自组织网络,网络中节点以adhoc的方式组成网络并维持Mesh结构。通常把它看作是adhoc网络的一种简化版本,但两者有一定区别。无线Mesh网络中的接入点既可以作为adhoc的对等数据转发实体,完成数据路由转发功能,又可以作为一种连接到其他有线网络的网桥连接器。无线Mesh网络是一种高容量、高速率的多点对多点网络,是为解决“最后一公里”问题而提出的无线分布式网络。
无线Mesh网络中包含两种类型节点:Mesh路由器和Mesh客户端。不同于传统网络的网桥或者网关,Mesh路由器具备其他特殊的功能来支持Mesh网络,通过多跳路由,Mesh路由器可以用较低的功率覆盖同样的面积。为了进一步提高Mesh网络灵活性,Mesh路由器具备多种无线接口以支持多种无线接入技术。虽然有很多不同,但Mesh路由器与传统无线网络路由器在硬件平台上基本相似。
Mesh路由器通常不具有移动性,它们构成Mesh网络的主干部分并向Mesh客户端提供无线接入服务。虽然Mesh客户端在某种情况下也可以临时充当Mesh路由器,但在硬件和软件方面,它都要比Mesh路由器简化一些。例如,在通信协议方面,Mesh客户端都是轻负载的,不具备网关和网桥的功能,只有一个简单的无线接口。无线Mesh网络结构分为3种类型:
(1)骨干型无线Mesh网络
Mesh网络为保证客户端接入互联网形成一个主干结构,如图3所示。骨干网结构可以采用多种射频技术,目前IEEE802.11技术最为常见。所有的Mesh路由器形成一个具有自愈功能的自组织网络,路由器具有网关作用,可以接入互联网。这种结构通过路由器的网关、网桥功能,可以让Mesh网络实现与互联网的连接。对于传统的客户端,利用同样的射频技术就可以实现与路由器的连接。
图3 结构型无线Mesh网络
(2)客户型无线Mesh网络
客户型无线Mesh网络提供一种端对端的网络结构,如图4所示。客户端形成实际网络并为其他客户提供服务,因此在这种网络中不需要Mesh路由器。客户型Mesh网络通常只采用一种射频技术,因此有些类似传统的adhoc网络。但是,在网络终端方面,客户型Mesh网络与结构型无线Mesh网络相比要强大很多。
图4 客户型无线Mesh网络
(3)混合型Mesh网络
它把结构型Mesh网络和客户型无线Mesh网络结合起来,Mesh网络客户端通过路由器接入网络,也可以与其他Mesh客户端共同组成Mesh网络。
4.2技术特点和应用场合
无线Mesh网络作为一种宽带无线分布式网络,与adhoc网络和无线传感器网络相比既有继承点又有不同点:
·无线Mesh网络支持adhoc网络,具有自形成、自恢复和自组织特点。
·无线Mesh网络是多跳网络。
·Mesh路由器没有移动性,可以完成复杂的路由和配置,大大减轻Mesh终端和客户端的负载。
·Mesh路由器集成混合网络,包括有线网络和无线网络。因此,多种网络可以并存于无线Mesh网络中。
·Mesh路由器和Mesh客户端的功耗限制不同。
·无线Mesh网络不是孤立网络,必须兼容其他网络。
除了以上特点,无线Mesh网络与传统的点对点网络的结构相比具有较多优势,主要表现在可靠性提高、碰撞减轻、无线链路设计简化、维护简便等几个方面。
无线Mesh网络的最主要应用为骨干Mesh网。无线Mesh网的骨干通常是指网络中构成主要数据传输线路的高速链路,即Mesh路由器之间的无线链路。传统上,骨干网采用光纤将各个边缘网络连接起来,而无线Mesh网络中只有一个或几个Mesh路由器连接到有线网中。无线Mesh网络的骨干网可以部署在室内,也可以部署在室外,室外设备通常附着在街灯上或者建筑物外表面有电力可用的地方。
综上所述,adhoc网络、无线传感器网络和无线Mesh网络作为目前无线分布式网络最具代表性的3种类型,都采用分布式、自组织的思想形成网络,网络每个节点都具备路由功能,随时为其他节点的数据传输提供路由和中继服务。adhoc网络主要侧重应用于移动环境中,确保网络内任意两个节点的可靠通信,网络内数据流可以包括语音、数据和多媒体信息;无线传感器网络是adhoc网络的一种特殊形式,侧重于利用分布、自组织思想实现对某个区域的物理现象的监测,网络内传输的数据流为低速率的数据;无线Mesh网络是一种无线宽带接入网络,利用分布式思想构建网络,让用户在任何时间、任何地点都可以对互联网进行高速无线访问。
无线分布式网络在近几年得到了快速发展,人们也对其未来寄予了美好的憧憬。但由于其不同于以往传统网络的特性,导致研究和应用中存在很多难题,如:能量问题,高效、可靠的媒体接入控制协议,可靠的多跳路由算法等,这些难题将成为无线分布式网络能否顺利发展的障碍,需要进行进一步的研究。
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