车载自组织网络的体系结构和通信协议研究
System Architecture and Communication Protocols in Vehicular Ad Hoc Networks
2011-05-18
作者:杨琼,沈连丰
摘要:在对车载自组织网络的特点和研究现状分析的基础上，文章给出了车载自组织网络(VANET)中多维多层的理论模型和网络体系结构，讨论了物理层技术及其相关标准以及MAC 层、网络层协议设计的重点和难点，阐述了广播协议的设计思路。
关键字:车载自组织网络；体系结构；媒体访问控制协议；路由协议
英文摘要:This paper gives a brief introduction to the characteristics and research status of vehicular ad hoc networks and presents a multilayer, multidimensional theoretical model and network architecture. It discusses techniques and standards in the PHY layer as well as challenges in designing protocols for the MAC and network layers. The design of the broadcast protocol in the MAC layer is described in detail.
英文关键字:vehicular ad hoc network; system architecture; MAC protocol; routing protocol
基金项目：国家高技术研究发展(“863”)计划(2008AA01Z205)
随着汽车工业的蓬勃发展，城市交通拥堵、道路交通事故以及恶劣天气下道路交通安全成了亟待解决的问题。作为智能交通系统(ITS)重要组成的车载自组织网络(VANET)就是在此背景下提出的，成为保障行车安全和提高交通效率的关键。VANET是将无线通信技术应用于车辆间通信的自组织网络，对于发展移动通信，提升车辆的信息化自动化程度，减少交通事故，提高道路交通安全，具有十分重要的意义。
1 车载自组织网络
1.1 车载自组织网络的特点
VANET是自组织网络的一种在交通领域支持动态、随机、多跳拓扑结构应用的特殊区域性网络，是一类特殊的移动自组织网络(MANET)[1]。文献[2]认为真正纯粹的通用目的的MANET 在现实世界中并不存在，而诸如VANET、MESH网络、机会式网络和无线传感器网络(WSN)这类具有实际应用背景的特殊移动自组织网络却获得了巨大的成功。VANET与通用目的的自组织网络相比，具有以下特点[3]：
⑴VANET中节点的拓扑结构变化快，车辆的快速移动性决定了车载自组织网络中拓扑结构的频繁改变，使得两个车辆节点之间通信链路的生存时间大大缩短。通常的解决办法是通过提高发射功率来延长链路的生存时间，但发射功率的提高、通信距离增加的同时又降低了网络的吞吐量。
⑵快速变化的拓扑结构给建立精确的邻居节点列表带来困难，而每个节点要获取维护整个网络的全局拓扑结构变得不现实，因此基于网络拓扑结构的协议不适用于车载自组织网络。
⑶车辆高速行驶带来信道的快速衰落、严重的多普勒效应，同时受道路情况、道路周围高大建筑物、树木的影响，无线信道质量很不稳定。
⑷虽然车辆节点的快速移动给车载自组织网络带来严重的挑战，但是由于车辆总是在道路上行驶，车辆节点的移动具有规律性，因此节点的拓扑结构变化具有规律，可预测。
⑸车载自组织网络具有丰富的外部辅助设备。车载全球定位系统(GPS)可以为VANET提供精确的定时和车辆的位置信息，配合电子地图的使用，为VANET组网和路由协议设计带来便利。车辆上可安装各种功能的传感器，采集车辆节点的速度、加速度、方向等状态信息。
⑹通用MANET中通信模块由电池供电，所以节省能量成为协议设计过程中需要重点考虑的问题。而在车载自组织网络中，由车辆本身为各种设备提供电力，从而对通信设备的能耗和设备体积的要求降低。
1.2 车载自组织网络的研究现状
VANET目前是专用自组织网络中研究和应用最为活跃的领域。全球有众多的科研机构、汽车制造商以及相关组织参与到车载自组织网络的科研项目、外场试验和标准化工作中。例如美国的Vehicle Safety Consortium、欧洲的Car-2-Car Communication Consortium、CarTALK 2000、FleetNet，日本的Advanced Safety Vehicle Program等。美国还启动了车载自组织网络的外场试验项目。
在标准化方面，专用短距离通信(DSRC)是主要用于ITS领域(如电子收费系统ETC)专为ITS而开发出的技术标准[4]。国际标准化组织智能运输系统委员会ISO/TC204负责DSRC国际标准的制订工作。国际上DSRC标准制订主要有欧洲、美国和日本三大阵营。欧洲DSRC标准化工作小组CEN/TC278第9工作组于1994年开始DSRC标准的起草工作，1997年通过了ENV12253“5.8 GHz DSRC物理层”、ENV12795“DSRC数据链路层”和ENN12834“DSRC应用层”标准。1997年日本DSRC标准化工作小组TC204委员会完成了DSRC标准制订工作，2001年和2004年又分别发布了ARIB STD-T75和ARIB STD-T88两项标准。1998年美国联邦通信委员会将5.850~5.925 GHz(75 MHz)频段分配给运输服务领域的短程通信。2002年ASTM通过DSRC 标准E2213-02，2003年通过其改进标准E2213-03。在标准E2213-03的基础之上，IEEE 802.11p 和IEEE 1609工作小组开始制订车载环境下的无线通信标准。2006年IEEE通过了IEEE 1609.1—1609.4系列标准。2010年7月IEEE 802.11p标准正式发布，该标准是DSRC的物理层和MAC层标准，是针对ITS中的相关应用对IEEE 802.11标准的扩充延伸。
2 车载自组织网络的体系结构
2.1 理论模型
由于车辆自组网的网络节点具有高度移动性，车辆的分布相当复杂且变化多端。为了适应这种情况并能揭示问题本质，本文提出VANET的信息描述模型，即在研究的地理区域内，考虑一多维数组并将它用n×m阶矩阵表示。将每一车辆有可能联网参与通信的设备均看成n×m 阶矩阵中的一个“元素”，每一“元素”又都看作是一个一维或者多维数组，可以包含：位置信息、设备识别码、通信模式、优先等级、移动信息(例如速度方向等)、分组情况(所属的子集)、紧急情况标识(例如危险等级、求救信息等)、能量信息、联网状态等，能够根据实际情况的变化而随时修正。
同样，根据需要矩阵中的“元素”可以表示为一维或多维数组(矩阵)，即可得到一个用多重数
组(矩阵)表示的信息描述模型。根据这个理论模型比较容易得到网络的拓扑结构进而研究其体系结构。如果考虑到车辆的移动(速度和方向等)以及道路状况，可以通过改变数组的类型和数值，把模型映射为状态和状态转移，从而得到状态图和状态转移图。同理可以将通信模式、联网状态(包括车辆间通信状态、车辆内设备协同工作状态、与外部网络的连接情况等)、优先等级、紧急情况标识、节点切换方法等，用这种多重数组表征，从而进行定量的分析。用所提出的多维多层的理论模型进行VANET体系结构的研究能够提供高可扩展性，同时做到灵活、方便，使得组网变得容易。
2.2 网络架构
VANET的网络架构主要分为两大部分：一是车辆间的通信，即车车通信(IVC)或车对车(V2V)；二是车辆与固定设施(即路边节点)之间的通信，即路车通信(RVC)或车对基础设施(V2I)。如图1所示。车辆上装载有车载单元(OBU)，车辆通过车载单元与外界通信。固定设施主要是指在道路边缘设置的路边单元(RSU)。车载单元中主要包括定位模块、车辆状态参数采集模块、车路通信模块、车间通信模块以及输入输出设备。图1中所示定位模块采用GPS接收机通过卫星获取车辆的位置信息。车辆状态参数采集模块通过车辆上安装的各种传感器实时采集车辆行驶过程中的各种状态，例如：速度、加速度、方向等等。车路通信模块负责车辆与固定设施RSU的通信。车间通信模块负责车辆与车辆之间的信息交互。输入输出设备为车内人员提供了VANET的操作平台，可以向网络中输入信息，通过音频输出设备获取告警信息，也可以通过视频输出设备直观的获取VANET网络中车辆行驶状况。沿道路设置的路边单元主要负责车辆与固定设施之间的通信，一方面负责车载单元的接入，另一方面与控制中心相连，将覆盖区域内的交通情况报告给控制中心，同时将控制中心的相关管理信息发布给接入的车辆。控制中心连接着管辖区域内的所有路边单元，将各个路边单元获取的车辆行驶信息汇总，实时监控道路交通状况，负责交通管理、紧急事件处理、收费管理、信息发布等。另外，车内乘客的通信电子设备也可以通过无线方式接入车载单和路边单元，获取本车行驶状况、周围其他车辆的行驶状况、道路的整体交通状况等信息。
3 车载自组织网络的相关技术与协议研究
3.1 物理层技术
目前国际上所研究的车辆自组网所采用的物理层技术主要是802.11和UTRA-TDD技术。文献[5]比较了这两种技术。虽然802.11技术的性能比UTRA-TDD差，但是由于802.11无线模块
第二章计算机网络体系结构与协议 【打算课时】 4课时（教材第二、三章） 2.1网络通信协议 2.1.1 协议（protocol）教材P29 网络传送是个专门复杂的过程，为了实现计算机之间可靠地交换数据，许多工作要协调（如发送信号的数据格式，通信协调与出错处理，信号编码与电平参数，传输速度匹配等）。 假定一个与网络相连的设备正向另一个与网络相连的设备发送数据，由于各个厂家有其各自的实现方法，这些设备可能不完全兼容，它们相互之间不可能识不和通信。解决方法之一是在同一个网络中全部使用某一厂家
的专有技术和设备，在网络互连的今天已不可行。另一种方法确实是制定一套实现互连的规范（标准），即所谓“协议”。该标准同意每个厂家以不同的方式完成互连产品的开发、设计与制造，当按同一协议制造的设备连入同一网络时，它们完全兼容，仿佛是由同一厂家生产的一样。 【协议】网络上不同计算机之间为了协调互相通信而使用的技术规范，即通信技术标准（也是软硬件厂商开发网络产品的标准） 协议由语义、语法和时序三部分组成。语义规定通信双方彼此“讲什么”（含义），语法规定“如何讲”（格式），时序关系则规定了信息交流的次序（顺序）。 P29 实际上，生活中任何由两个人或两个团体一起完成的事件，都必须有“协议”（例：讲话/赛跑） 廖鸿鹏《NT Server 4.0建站指南》：“当一个中国人碰上一个日本
人时，假如中国人讲他的中文，日本人讲他的日文，那么可能两个 人确实是讲到天黑，都可不能有什么结果……网络上各节点之间若 需要传送数据时，也要有一个共通的语言，这确实是通信协议”。 理论上只要有一套协议即可，但由于网络技术在不断进展，应用领域在不断拓宽，加上历史的缘故（７０年代各大计算机公司在网络领域“诸侯割据”，纷纷推出自己的网络通信协议，既为网络技术的进展作出了贡献，亦造成协议品种杂多的局面），因此目前一套统一可用的网络协议。 正如理论上人类只要一种语言就能够相互沟通，但实际上却有许许多多的语言存在一样。 学习网络的重要任务之一确实是了解各种常用的通信协议。关于网络开发/集成工程师，则需要深入理解甚至精通工程中所涉及到的各种协议。 用于一般网络用户，则只需明白访问网络资源你的系统或机器上需要配备何种协议，而无须明白这些协议的具体含义。 封闭的协议——协议内容（规范）不对公众公布
自组织网络 求助编辑百科名片 自组织网络 移动自组织网络是一种移动通信和计算机网络相结合的网络，是移动计算机网络的一种，用户终端可以在网内随意移动而保持通信。 目录 自组织网络概述 自组织网络特点 自组织网络应用领域 展开 编辑本段自组织网络概述 移动自组织(Ad Hoc)网络是一种多跳的临时性自治系统，它的原型是美国早在1968年建立的ALOHA网络和之后于1973提出的PR(Pac ket Radio)网络。ALOHA网络需要固定的基站，网络中的每一个节点都必须和其它所有节点直接连接才能互相通信，是一种单跳网络。直到P R网络，才出现了真正意义上的多跳网络，网络中的各个节点不需要直接连接，而是能够通过中继的方式，在两个距离很远而无法直接通信的节点之间传送信息。PR网络被广泛应用于军事领域。IEEE在开发802. 11标准时，提出将PR网络改名为Ad Hoc网络，也即今天我们常说的移动自组织网络。
移动自组织网络。一方面，网络信息交换采用了计算机网络中的分组交换机制，而不是电话交换网中的电路交换机制;另一方面，用户终端是可以移动的便携式终端，如笔记本、PDA等，用户可以随时处于移动或者静止状态。无线自组网中的每个用户终端都兼有路由器和主机两种功能。作为主机，终端可以运行各种面向用户的应用程序;作为路由器，终端需要运行相应的路由协议。这种分布式控制和无中心的网络结构能够在部分通信网络遭到破坏后维持剩余的通信能力，具有很强的鲁棒性和抗毁性。 作为一种分布式网络，移动自组织网络是一种自治、多跳网络，整个网络没有固定的基础设施，能够在不能利用或者不便利用现有网络基础设施(如基站、AP)的情况下，提供终端之间的相互通信。由于终端的发射功率和无线覆盖范围有限，因此距离较远的两个终端如果要进行通信就必须借助于其它节点进行分组转发，这样节点之间构成了一种无线多跳网络。[1] 网络中的移动终端具有路由和分组转发功能，可以通过无线连接构成任意的网络拓扑。移动自组织网络既可以作为单独的网络独立工作，也可以以末端子网的形式接入现有网络，如Internet网络和蜂窝网。 编辑本段自组织网络特点 移动自组织网络能够利用移动终端的路由转发功能，在无基础设施的情况下进行通信，从而弥补了无网络通信基础设施可使用的缺陷。自组网技术为计算机支持的协同工作系统提供了一种解决途径，主要特点有：
车载自组织网络的体系结构和通信协议研究 System Architecture and Communication Protocols in Vehicular Ad Hoc Networks 2011-05-18 作者:杨琼,沈连丰 摘要:在对车载自组织网络的特点和研究现状分析的基础上，文章给出了车载自组织网络(VANET)中多维多层的理论模型和网络体系结构，讨论了物理层技术及其相关标准以及MAC 层、网络层协议设计的重点和难点，阐述了广播协议的设计思路。 关键字:车载自组织网络；体系结构；媒体访问控制协议；路由协议 英文摘要:This paper gives a brief introduction to the characteristics and research status of vehicular ad hoc networks and presents a multilayer, multidimensional theoretical model and network architecture. It discusses techniques and standards in the PHY layer as well as challenges in designing protocols for the MAC and network layers. The design of the broadcast protocol in the MAC layer is described in detail. 英文关键字:vehicular ad hoc network; system architecture; MAC protocol; routing protocol 基金项目：国家高技术研究发展(“863”)计划(2008AA01Z205) 随着汽车工业的蓬勃发展，城市交通拥堵、道路交通事故以及恶劣天气下道路交通安全成了亟待解决的问题。作为智能交通系统(ITS)重要组成的车载自组织网络(VANET)就是在此背景下提出的，成为保障行车安全和提高交通效率的关键。VANET是将无线通信技术应用于车辆间通信的自组织网络，对于发展移动通信，提升车辆的信息化自动化程度，减少交通事故，提高道路交通安全，具有十分重要的意义。 1 车载自组织网络 1.1 车载自组织网络的特点 VANET是自组织网络的一种在交通领域支持动态、随机、多跳拓扑结构应用的特殊区域性网络，是一类特殊的移动自组织网络(MANET)[1]。文献[2]认为真正纯粹的通用目的的MANET 在现实世界中并不存在，而诸如VANET、MESH网络、机会式网络和无线传感器网络(WSN)这类具有实际应用背景的特殊移动自组织网络却获得了巨大的成功。VANET与通用目的的自组织网络相比，具有以下特点[3]： ⑴VANET中节点的拓扑结构变化快，车辆的快速移动性决定了车载自组织网络中拓扑结构的频繁改变，使得两个车辆节点之间通信链路的生存时间大大缩短。通常的解决办法是通过提高发射功率来延长链路的生存时间，但发射功率的提高、通信距离增加的同时又降低了网络的吞吐量。 ⑵快速变化的拓扑结构给建立精确的邻居节点列表带来困难，而每个节点要获取维护整个网络的全局拓扑结构变得不现实，因此基于网络拓扑结构的协议不适用于车载自组织网络。
网络体系结构与网络协议 《易经》说:“天地万物 , 阴阳五行 , 相生相克 , 周而复始 , 皆有规律可循”。为了使世间各种事情有条不紊、规律的朝着人们所期待的方向行进, 我们总是喜欢发现规律、总结规律、创造规定、利用规律。如此一来,当前人在考虑计算机网络的通信与资源交互时,必然要创造出统一遵守的计算机通信与资源交互的规定,以方便人们使用计算机进行有条不紊的大规模的数据、资源交换。 如此,人们就制定了大量的标准,这些标准规定了计算机网络通信与数据交换所需的共同遵守的条规, 这些标准就是协议。大量的各种各样的协议共同构成了一套完整的体系。由于大量的协议体系过于复杂, 于是人为的将这套协议体系划分为几个层次, 这样一来, 大量的协议就容易分门别类的化整为零, 将协议一层一层的实现。由计算机互联通信所需的功能,,划分成定义明确的层次,规定了同层次进程通信的协议和相邻层之间的接口服务 (接口可理解为下层与上层交互的门户,下层通过接口向上层提供特定的服务。这些层、同层进程通信的协议及相邻层接口统称为网络体系结构。 在学习网络体系结构和协议时,不免要和 RFC 打交道。 RFC 是 tcp/ip协议族 的标准文档,里面写有 4000多个协议的定义。在那么多的协议中, tcp 、 ip 协议可以说是互联网最基本的两个通信协议, tcp/ip的五层分层原理应用十分常见。这五层,从上往下依次是:应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。它们之间的通信服务类型可分为面向连接服务和无连接服务, 混合上确认机制, 共有四种服务类型。分别是面向连接确认服务、无连接确认服务、面向连接不确认服务和无连接不确认服务。根据通信要求, 权衡效率与可靠性后, 可选择合适的通信服务类型。 在最高层应用层里,有 FTP 协议、 Telnet 协议、 HTTP 协议、 DNS 协议等等。在传输层中,有著名的 TCP 和 UDP 协议。 在下层网络层里面,有 IP 协议、 ICMP 协议、 IGMP 协议、 ARP 协议、 RARP 等协议。
车载自组织网络MAC层协议的研究 人们可以明显感受到信息化给生活带来的变化，从功能手机的少 量使用到智能手机的普及，从低速家庭宽带到千兆光纤的应用等等都充分说明了我们生活的信息化程度在不断的提高。 在中国，随着国家生产力的升级，人们的生活水平也不断的提高，越来越多人选择购买汽车作为交通工具。 据相关数据显示，我国汽车的生产量和销售量在xx年已经超越美国成为全球最大的汽车生产国和销售国；此外，最新数据显示我国汽车还在逐年的增加并已突破2000万辆。 随着中国汽车的迅速增长，中国将面临交通拥堵、道路拥挤以及 车辆停放管理等问题；此外,随着中国高速公路不断扩张，高速公路 上汽车的交通安全管理、车辆车速的监测以及计费系统等的需求不断提高；另一方面，随着汽车的不断普及，人们对行车环境、车内应用服务的要求越来越高；这些问题使得车辆无线交通系统研发更加迫切。 车载自组织网络（Vehicular AdHoc Networks，VANET）概念应运而生，车载自组织网络作为车辆无线通信系统的主要组成部分，主要为车辆提供道路安全信息、电子收费、车内娱乐应用以及一些以智能交通[1]有关的服务。 xx年，美国制定了IEEE802.11p[2]协议标准和IEEE1609协议族 标准，这为车载自组织网络的进一步应用提供了理论基础。 车载自组织网络是以车辆为中心，通过车辆与其他车辆或路边设 施进行通信的一种移动自组织网络。
它具有网络拓扑变化快，车辆移动速度快以及信息交互时间短等特有的属性。 车载自组织网络的运用将使交通管理等问题迎刃而解。 车载自组织网络带来巨大的变革同样使得交通信息的传递更加迅速和方便同时也减少了交通事故的发生，因此，它对社会的发展以及科学理论的研究都具有重大的意义。 1.2国内外研究现状车载自组织网络的提出刚好可以满足车辆带来的大多数问题。 但是由于车辆高速移动特征，使得以车辆为中心的车载自组织网络的网络拓扑变化迅速，而网络拓扑的快速变化又导致车载自组织网络对网络时延有较高的要求。 这些特点决定了传统的移动自组织网络的协议标准并不适用于车载自组织网络。 目前，对车载自组织网络的研究主要分为三大阵营美国、欧盟和日本。 它们在这方面都有较为深入的研究。 在车载自组织网络的研究，日本比较早就参与其中，它先后组织了开发了多个车辆智能系统，并联合多个生产商进行测试。 另外，日本还专门成立道路交通信息通信系统车载自组织网络MAC 层协议的研究2(VICS)[3]中心用于研究和系统的现实测试使用。 日本在这方面的研究一直处于国际领先水平。
移动自组织通信网络技术概况及未来前景 石晶林 摘要 本文对移动自组织网络技术的概念、特征和应用进行了介绍，重点分析了目前无线移动自组织网络的关键技术研究热点，与现有通信网的融合及其技术的实现等，同时对自组织网络的前景进行了简单预测。 关键词：自组织网络，路由方法，安全，前景 1 引言 移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Network: MANET)出现之初指的是一种小型无线局域网。这种小型局域网的节点之间不需要经过基站或其它管理控制设备就可以直接实现点对点的通信。而且当两个通信节点之间由于功率或其它原因导致无法实现链路直接连接时，网内其它节点可以帮助中继信号，以实现网络内各节点的相互通信。由于无线节点是在随时移动着的，因此这种网络的拓扑结构也是动态变化的。它们之间的通信模式也就无法直接照搬目前有基础设施的通信网的通信模式，至少在寻址模式上是如此。具体说来，无基础设施需求的MANET有着下面一些主要特征： 分布式自组管理与控制； 物理通信链路是带宽受约束的无线链路； 物理拓扑动态变化； 功耗是重要的约束条件（由于无线移动）； 物理安全性有限（无线信道的开放性造成）。 2001年以前，Ad Hoc还只是一个在很少一部分实验室里讨论的概念。但3年后的现在，自组织网络Ad Hoc已成了从事无线通信技术研究开发的人不得不去了解的技术 — 因为MANET已被认为是未来移动通信技术的核心组成部分之一，甚至于有不少人认为自组织网络的思想将会把所有我们能想到的网络组合在一起，从而实现世界通信网络的大统一。为什么就在短短的两三年内 Ad Hoc会流行起来呢，下面两点是主要原因： 技术进步使其具有了可实现性: 0各种各样的终端实现交互连接与通信是一种无法逆转的潮流； 0无线通信技术的发展及其与微电子技术的结合使得无线通信设备性价比大大提高，并使其成了一种日用消费品； 0人们想实现的无处不在、无时不在的通信梦想驱动着对它的研究； 市场需求是其发展的巨大动力: 0民用市场中的移动计算需求、网格、可穿戴计算、灾难救助等需要自组织网络技术； 0军事战争的需要，自组织网络技术一经提出就在军事领域得到重大应用。 作为移动通信的一种基本组网模式，移动 Ad Hoc网络与传统的蜂窝技术的根本区别在于移动节点之间的通信是在没有固定基础设施(例如基站或路由器)支持的条件下进行的。系统支持动态配置和动态流控，所有网络协议也都是分布式的。由于这类网络的组织和控制并不依赖于某些重要的节点，所以它们允许节点发生故障、离开网络或加入网络。也就是说每一个移动节点可以根据自己的需要在整个网络内随意移动，而无须考虑如何维护与其他实体的通信连接。因此具备动态搜索、定位和恢复连接能力是这类网络得以实现的基本要求。也正是由于这些原因，自组织网络的设计实现十分困难。现在用于固网的很多通信机制都无法用于 Ad Hoc网络中。本文就目前自组织网络技术方方面面的研究挑战进行介绍，对自组织网络的未来前景与应用进行了简单分析。 2 移动自组织网络的研究挑战 移动自组织网络的研究主要集中在组网理论、路由算法、接入控制、安全管理等方面。下面我们简单的进行说明。
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（Infrastructureless Network）或自组织网（Self-or-ganizing 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。 节点的单跳通信范围只有几百米到一千米，每一个节点（车辆）不仅是一个收发器，同时还是一个路由器，因此采用多跳的方式把数据转发给更远的车辆。 在电子检查中，短距离通信技术（DSRC）用于区分车辆，存储和转发其他检测数据。DSRC技术用于提供移动车辆和路边设备之间的数据通信，以供电子检查机制处理。DSRC是通过装在车顶部的转发器与安装在路边的读取器和天线互相通信实现的。转发器要包含车辆ID信息。转发器有声音和图像指示，用于给驾驶员提供信号。 可以看到，卫星通信系统分别为车载自组网提供全球定位服务（GPS，global positioning system）和数字多媒体服务（DMB，digital multimedia broad—casting）。车与车通信使车辆之间能够通过多跳的方式进行自动互联，这好比车与车之间能够像人一样互相交谈，起到提高车辆运行的安全和疏导交通流量等作用。 车载自组网除了可以单独组网实现局部的通信外，还可以通过路灯、加油站等作为接入点的网关（gateway），连接到其他的固定或移动通信网络上，提供更为丰富的娱乐、车内办公等服务。 车载自组网在交通运输中出现，将会扩展司机的视野与车载部件的功能，从而提高道路交通的安全与高效。典型的应用包括：行驶安全预警，利用车辆间相互交换状态信息，通过车载自组网提前通告给司机，建议司机根据情况作出及时、适当的驾驶行为，这便有效的提升了司机的注意力，提高驾驶的安全性；协助驾驶，帮助驾驶员快速、安全的通过“盲区”，例如在高速路出／入口或交通十字路口处的车辆协调通行；分布式交通信息发布，改变传统的基于中心式网络结构的交通信息发布形式，车辆从车载自组网中获取实时交通信息，提高路况信息的实时性，例如，综合出与自身相关的车流量状况，更新电子地图以便更高效地决定路径规划；基于通信的纵向车辆控制，通过车载自组网，车辆能根据尾随车辆和更多前边视线范围外的车辆相互协同行驶，这样能够自动形成一个更为和谐的车辆行驶队列，避免更多的交通事故。 路边检查站的工作流程图： 车辆信息交互中心用于存储和交换安全数据和证件数据。在车辆管理系统中，需要实现各省市间快照信息的交换 ①表示通过DSRC辨认转发器信息、车辆信息；②表示在电子检查时检查“快照”信息；③表示通过转发器通知驾驶员。
无线移动自组织网络 【摘要】本文介绍了无线移动自组织网络的特点、关键技术和应用。近年来,无线移动自组织网络已引起了人们的广泛注意，并成为一个新的研究热点。 【关键词】无线移动自组织（Ad Hoc）网络；应用 无线移动自组织(以下简称Ad Hoc)网络是由一组移动或固定的无线节点组成的，不依赖于任何基础设施（如基站、接入点）的自组织的网络，网络中每个节点可以和其发射范围内的其他节点直接通信，同时利用其他节点作为中继而与发射范围外的节点进行通信。与传统的带固定设备(如基站)的无线网络相比，其显著特点是网络中没有固定的通信设施，网络中所有通信节点都是移动的，每个移动节点既是终端又是路由器，能够提供包的存储转发功能。由于无须固定通信设施的支持，因此，无线自组织网络具有很高的灵活性，可广泛应用于敌对和不易建设固定通信设施的环境中，如野战通信、紧急搜救、临时会议等。近年来，无线自组织网络已引起了人们的广泛注意，并成为一个新的研究热点。 1.网络的特点 Ad Hoc网络是一种无中心的网络，它与传统的有线网络以及蜂窝移动网络不同，具有如下特点： 1.1独立组网 Ad Hoc网络具有独立组网能力，即网络的布设无需依赖于任何预先架设的网络设施。节点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。 1.2无中心 Ad Hoc网络采用无中心结构，所有节点的地位平等，组成一个对等式网络，节点可以随时加入或离开网络，任意节点的故障不会影响整个网络的运行。与有中心网络相比，Ad Hoc网络具有很强的抗毁性。 1.3自组织 Ad Hoc网络没有严格的控制中心，所有节点通过分层的网络协议和分布式算法协调各自的行为。无中心和自组织特点使得Ad Hoc网络可以实现快速自动组网。 1.4多跳路由 与普通网络中的多跳不同，Ad Hoc网络中的多跳路由是由普通节点共同协作完成的，而不是由专用的路由设备（如路由器）完成的。反过来，如果可以使
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910152092.8 (22)申请日 2019.02.28 (71)申请人 中国科学院国家空间科学中心 地址 100190 北京市海淀区中关村南二条1 号 (72)发明人 洪洁 张德海 (74)专利代理机构 北京方安思达知识产权代理 有限公司 11472 代理人 陈琳琳 王宇杨 (51)Int.Cl. H04L 12/751(2013.01) H04L 12/781(2013.01) H04W 40/04(2009.01) H04W 40/20(2009.01) (54)发明名称 一种移动自组织网络自适应路由协议的选 择方法 (57)摘要 本发明公开了一种移动自组织网络自适应 路由协议的选择方法，所述方法包括：定时感知 并计算网络的全网瞬时拓扑变化度；将所述全网 瞬时拓扑变化度与预先计算出的拓扑变化度门 限值/区间进行比较，确定节点的移动模型；基于 预先设定的策略，根据节点的移动模型选择相应 的路由协议。本发明的方法适用于高动态移动自 组织网络中复杂的任务场景；该方法能根据感知 到的拓扑变化结果，及时判断节点当前的移动模 式，并迅速做出调整策略；可以实现移动自组织 网络中路由协议与移动方式的有效匹配。权利要求书4页 说明书12页 附图8页CN 109787902 A 2019.05.21 C N 109787902 A
1.一种移动自组织网络自适应路由协议的选择方法，所述方法包括： 定时感知并计算网络的全网瞬时拓扑变化度； 将所述全网瞬时拓扑变化度与预先计算出的拓扑变化度门限值/区间进行比较，确定节点的移动模型； 基于预先设定的策略，根据节点的移动模型选择相应的路由协议。 2.根据权利要求1所述的移动自组织网络自适应路由协议的选择方法，其特征在于，所述定时感知并计算网络的全网瞬时拓扑变化度，具体包括： 从节点i的邻居节点中根据节点有效传输范围获取其所有的一跳邻居节点；所述节点i 为网络中的任一节点； 记录并更新节点i的邻居节点信息列表中所有的一跳邻居节点的信息； 基于邻居节点信息列表计算节点间的拓扑变化度、节点i与所有邻居的平均拓扑变化度，由此计算全网瞬时拓扑变化度。 3.根据权利要求2所述的移动自组织网络自适应路由协议的选择方法，其特征在于，所述从节点i的邻居节点中根据节点有效传输范围获取所有的一跳邻居节点，具体为：获取节点i及其邻居节点j的移动速度和位置： 节点i在t时刻的位置 为邻居节点j在t时刻的位置 为 节点i在时刻的瞬时速度向量为 节点j在t时刻的瞬时速度向量为 计算节点i与邻居节点j的距离并根据节点有效传输范围判断邻居j是否为节点i的一跳邻居； 节点i与邻居节点j之间的距离 为： 比较与节点i一跳传输距离d th的关系，由此判断邻居节点j是否属于节点i的一跳邻居节点集合N i ： 4.根据权利要求3所述的移动自组织网络自适应路由协议的选择方法，其特征在于，所述记录并更新节点i的邻居节点信息列表中所有的一跳邻居节点的信息；具体包括：所述邻居节点信息列表的表项包括：邻居节点序号、感知时刻、邻居新速度、邻居新位置、瞬时新距离、瞬时新相对速度、瞬时新夹角、邻居旧速度、邻居旧位置、瞬时旧距离、瞬时旧相对速度、瞬时旧夹角和邻居存在标志； 如果邻居节点信息列表中无节点j的任何信息，则添加该节点及其信息至邻居节点信息列表中；具体包括：添加邻居节点序号、感知时刻、邻居新速度、邻居新位置、瞬时新距离、瞬时新相速度和瞬时新夹角；将邻居存在志设置为true；其中： 瞬时新相对速度为t时刻节点i与节点j的速率之差： 权 利 要 求 书1/4页 2 CN 109787902 A
第10章网络协议体系结构：优点和缺点 2 0世纪早期，社会学家G e o r ge Herbert Mead研究了语言对人类的影响，最终得出结论：人类的理解力之所以能够活跃起来，主要是因为我们有语言。语言帮助我们发现周围环境的内涵并搞清它的意义。网络协议对网络起类似的作用，它为完全不同的系统提供共同的用于通信的环境。L A N协议使得网络通信电缆上传递的简单的电子信号变得有意义。没有协议，网络通信是不可能存在的。为了让两个工作站能够充分地进行通信，他们必须使用相同的协议，就像两个人如果使用相同的语言，才能够更好地进行交流。使用协议也能够使网络设备能够更多地了解它们所在的网络环境，并且从大量的网络电缆、连接器以及其他连接设备中了解它们的意义。如果你对于协议如何使得网络有意义方面有疑问的话，则可以想一想当你的工作站上的一个关键的协议被删除时，对你的通信能力所产生的影响就会知道了。你将注意到你的工作站不能再像以前那样进行通信了，它甚至看不见使用已被删除的协议的其他设备了。 阅读完本章并完成练习后，您将能够： ? 解释在小型和大型L A N中使用的关键协议。 ? 判断在一个给定的L A N中使用哪一个协议，以及在同一个L A N中实现多个协议。 ? 在一个工作站上安装L A N协议。 ? 解释关键的WA N协议。 ? 判断哪一个WA N协议会与一个L A N上使用的协议兼容。 L A N协议就像一个本地语言或方言，它们使得你不需要做任何努力就可以在相互连接的设备之间进行交换。WA N协议就像一个国际语言，它使得通信能够跨越一个L A N的边界到处旅游，使得一个远程工作站或L A N能够与另一个L A N进行通信。本章研究最常用的L A N和WA N协议，说明每一个协议的优点和缺点。一些协议，包括T C P/I P和AT M，在前面的章节已经讨论过了，在这里只概括一下。其他协议对于你而言都是新的，如N e t B E U I，它是用在小型L A N上的，还有点到点协议，它是一个WA N协议，通常被个人用来连接到他们的公司或者学术L A N上。 10.1 LAN协议 一个局域网可以单独传输多个网络协议，或者组合两个、三个或多个协议。网络设备，例如路由器，通常建立起来后能够自动配置自己，这是通过辨认不同的协议完成的(根据该路由器使用的操作系统)。例如，一个以太网L A N可能为一个大型机计算机提供一个协议，而为N o v e l l服务器提供一个不同的协议，又为Windows NT服务器提供另外一个协议(见图1 0-1)。可能建立一个桥式路由器为自己自动识别并配置它自己，这样它传递一些协议并作为其他设备的一个桥梁。在一个网络上拥有多个L A N协议的优点是这样一个网络可以在同一个L A N上完成许多不同的功能，如使得I n t e r n e t访问成为可能，以及访问大型机计算机及服务器。缺点是一些协议是以广播的方式进行操作的，这意味着它们经常发送包，以便识别网络上的设备，
计算机网络体系结 构与协议 1
第二章计算机网络体系结构与协议 【计划课时】 4课时(教材第二、三章) 2.1网络通信协议 2.1.1 协议(protocol) 教材P29 网络传送是个很复杂的过程,为了实现计算机之间可靠地交换数据,许多工作要协调(如发送信号的数据格式,通信协调与出错处理,信号编码与电平参数,传输速度匹配等)。 假定一个与网络相连的设备正向另一个与网络相连的设备发送数据,由于各个厂家有其各自的实现方法,这些设备可能不完全兼容,它们相互之间不可能识别和通信。解决方法之一是在同一个网络中全部使用某一厂家的专有技术和设备,在网络互连的今天已不可行。另一种方法就是制定一套实现互连的规范(标准),即所谓”协议”。该标准允许每个厂家以不同的方式完成互连产品的开发、设计与制造,当按同一协议制造的设备连入同一网络时,它们完全兼容,仿佛是由同一厂家生产的一样。 【协议】网络上不同计算机之间为了协调互相通信而使用的技术规范,即通信技术标准(也是软硬件厂商开发网络产品的标准) 协议由语义、语法和时序三部分组成。语义规定通信双方彼此”讲什么”(含义),语法规定”如何讲”(格式),时序关系则规定了信息交流的次序(顺序)。 P29
实际上,生活中任何由两个人或两个团体一起完成的事件,都必须有”协议”(例:讲话/赛跑) 廖鸿鹏
车载自组网（VANET） ——以先进的车间通信技术提供车辆协作式安全应用 【摘要】 随着机动车数量的增加，越来越多的交通事故给社会经济和生命安全带来严重威胁。交通安全问题不仅涉及车辆自身，更与交通环境密不可分。先进的车载自组网（VANET）技术为交通安全问题提供了一种新的解决途径。 目前，主动安全系统基于反应式机理，并依赖于自治传感器（雷达、激光雷达、摄像头等）在给定时间内的实时反馈。自治传感器的覆盖范围有限，缺乏协同性，并且存在盲区、适应性有限的问题。VANET将车间无线通信和高精度定位技术融合到车辆传感器组件中，可以提供超视距提前感知能力，在主动安全系统中引入预期或前馈行为，能够实现协作式驾驶应用。协作式安全系统使驾驶员有更长的反应时间避免进入危险驾驶情况，从而减少其它主动安全系统或被动安全系统的需求。 VANET所提供的超视距感知能力不仅有利于驾驶员和周围环境的安全，并且有利于节省油耗、增加舒适度以及减少环境（如路面结冰）带来的影响。同时，VANET具备与其它网络互连的能力，能够提供多种信息增值服务，为驾驶员提供娱乐型、舒适型应用。 【车载自组网】 图1 车载自组网（VANET）
车载自组网（VANET）是指在交通环境中车辆之间、车辆与固定接入点之间及车辆与行人之间相互通信组成的开放式移动Ad hoc网络，其目标是为了在道路上构建一个自组织的、部署方便、费用低廉、结构开放的车辆间通信网络，提供无中心、自组织、支持多跳转发的数据传输能力，以实现事故预警、辅助驾驶、道路交通信息查询、车间通信和Internet接入服务等应用。许多人将VANET视为无线自组织网络（Ad Hoc Network）的一种特殊的实际应用，不过，由于VANET 本身所具有的网络特点，例如拓扑高动态、时延要求严格、节点移动速度高、轨迹可预测、能量无限、定位准确等，还有其应用前景明朗且广阔，研究范围横跨智能交通系统领域、计算机网络领域以及无线通信领域三大传统研究领域，使得对VANET的研究吸引了许多学术界和工业界的注意。 车载自组网涉及到两个庞大的产业（汽车工业和通信产业），相关的主体很多，基本上可以分为：政府部门（如美国的交通部U.S.DOT和FCC，欧洲的EU），行业公司（通用、宝马、华为），标准化组织（美国的IEEE和机动工程协会SAE，欧洲的ETSI和跨行业的C2C-CC联盟），以及各研究机构。随着车载网络逐渐成为移动互联网的一部分，如Google等IT巨头也会参与进来，届时更多的商业公司将会借助互联网参与到VANET的市场中去。 网络架构 图2 VANET网络架构
网络体系结构与网络协议 《易经》说：“天地万物,阴阳五行,相生相克,周而复始,皆有规律可循”。为了使世间各种事情有条不紊、规律的朝着人们所期待的方向行进，我们总是喜欢发现规律、总结规律、创造规定、利用规律。如此一来，当前人在考虑计算机网络的通信与资源交互时，必然要创造出统一遵守的计算机通信与资源交互的规定，以方便人们使用计算机进行有条不紊的大规模的数据、资源交换。 如此，人们就制定了大量的标准，这些标准规定了计算机网络通信与数据交换所需的共同遵守的条规，这些标准就是协议。大量的各种各样的协议共同构成了一套完整的体系。由于大量的协议体系过于复杂，于是人为的将这套协议体系划分为几个层次，这样一来，大量的协议就容易分门别类的化整为零，将协议一层一层的实现。由计算机互联通信所需的功能，，划分成定义明确的层次，规定了同层次进程通信的协议和相邻层之间的接口服务（接口可理解为下层与上层交互的门户，下层通过接口向上层提供特定的服务）。这些层、同层进程通信的协议及相邻层接口统称为网络体系结构。 在学习网络体系结构和协议时，不免要和RFC打交道。RFC是tcp/ip协议族的标准文档，里面写有4000多个协议的定义。在那么多的协议中，tcp、ip协议可以说是互联网最基本的两个通信协议，tcp/ip的五层分层原理应用十分常见。这五层，从上往下依次是：应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。它们之间的通信服务类型可分为面向连接服务和无连接服务，混合上确认机制，共有四种服务类型。分别是面向连接确认服务、无连接确认服务、面向连接不确认服务和无连接不确认服务。根据通信要求，权衡效率与可靠性后，可选择合适的通信服务类型。 在最高层应用层里，有FTP协议、Telnet协议、HTTP协议、DNS协议等等。在传输层中，有著名的TCP和UDP协议。 在下层网络层里面，有IP协议、ICMP协议、IGMP协议、ARP协议、RARP 等协议。 在数据链路层，这个层次为待传送的数据加入一个以太网协议头，并进行CRC 编码，为最后的数据传输做准备。PPP协议、Ethernet协议、HDLC（高级链路控制协议）等协议在这一层。 最低层物理层，属于硬件层次。负责网络的传输，这个层次的定义包括网线的制式，网卡的定义等等。所以有些书并不把这个层次放在tcp/ip协议族里面，因为它几乎和tcp/ip协议的编写者没有任何的关系。 发送协议的主机从上自下将数据按照协议封装，而接收数据的主机则按照协议从得到的数据包解开，最后拿到需要的数据。 为了便于理解网络体系结构层次与协议，以下从最底层开始向最高层依次作出说明。 物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输，主要为数据端设备提供传送数据通路、传输数据。这一层的媒介有：光纤、电缆、信道、路由器、中继器、交换机、网卡（也工作在数据链路层）甚至插头和双绞线等，都属于物理层的媒介。传输时数据单位为比特。物理层的设计解决了所有物理接口特性不一致的问题。 数据链路层有三个目的：1为IP模块发送和接收IP数据报；2为ARP模块发送ARP请求和接收ARP应答；3为RARP发送RARP请求和接收RARP应答。
网络体系结构与网络协议 网络体系结构与网络协议是网络技术中两个最基本的概念。本章将从层次、服务与协议的基本概念出发，对OSI参考模型、TCP／IP 协议与参考模型，以及网络协议标准化与制定国际标准的组织进行介绍。 学习要求： ●掌握：协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念。 ●掌握：网络体系结构的层次化研究方法。 ●掌握：OSI参考模型及各层的基本服务功能。 ●掌握：TCP/IP参考模型的层次划分、各层的基本服务 功能与主要协议。 ●了解：OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较。 ●了解：网络协议标准组织，RFC文档、Internet草案与 Internet 协议标准的制定过程。 计算机网络的四个重要的概念 协议（protocol） 层次（layer） 接口（interface） 体系结构（architecture） 计算机网络是由多个互联的结点组成的，结点之间需要不断地交换数据与控制信息。要做到有条不紊地交换数据，每个结点都必须遵守一些事先约定好的规则。一个协议就是一组控制数据
通信的规则。这些规则明确地规定了所交换数据的格式和时序。 哲学家-翻译-秘书结构 网络协议的概念 网络协议是为网络数据交换而制定的规则、约定与标准； 网络协议的三要素：语义、语法与时序： 语义：用于解释比特流的每一部分的意义； --表示做什么 语法：语法是用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现的顺序的意义； --表示要怎么做
时序：事件实现顺序的详细说明。 --表示什么时候做 社会上存在的邮政系统 协议(Protocol) ●协议是一种通信规约。 ●为了保证计算机网络中大量计算机之间要有条不紊地交换 数据，必须制定一系列的通信协议。 层次（layer） 层次是人们对复杂问题处理的基本方法； 将总体要实现的很多功能分配在不同层次中； 对每个层次要完成的服务及服务要求都有明确规定； 不同的系统分成相同的层次； 不同系统的最低层之间存在着“物理”通信； 不同系统的对等层次之间存在着“虚拟”通信；
第二章计算机网络体系结构与协议
第二章计算机网络体系结构与协议 【计划课时】4课时(教材第二、三章 2.1网络通信协议 2.1.1 协议(protocol教材P29 网络传送是个很复杂的过程,为了实现计算机之间可靠地交换数据,许多工作要协调(如发送信号的数据格式,通信协调与出错处理,信号编码与电平参数,传输速度匹配等。 假定一个与网络相连的设备正向另一个与网络相连的设备发送数据,由于各个厂家有其各自的实现方法,这些设备可能不完全兼容,它们相互之间不可能识别和通信。解决方法之一是在同一个网络中全部使用某一厂家的专有技术和设备,在网络互连的今天已不可行。另一种方法就是制定一套实现互连的规范(标准,即所谓“协议”。该标准允许每个厂家以不同的方式完成互连产品的开发、设计与制造,当按同一协议制造的设备连入同一网络时,它们完全兼容,仿佛是由同一厂家生产的一样。 【协议】网络上不同计算机之间为了协调互相通信而使用的技术规范,即通信技术标准(也是软硬件厂商开发网络产品的标准 协议由语义、语法和时序三部分组成。语义规定通信双方彼此“讲什么”(含义,语法规定“如何讲”(格式,时序关系则规定了信息交流的次序(顺序。P29 实际上,生活中任何由两个人或两个团体一起完成的事件,都必须有“协议”(例:讲话/赛跑廖鸿鹏《NT Server 4.0建站指南》:“当一个中国人碰上一个日本人时,如果中国人说他的中文,日本人说他的日文,那么恐怕两个人就是讲到天黑,都不会有什么结果……网络上各节点之间 若需要传送数据时,也要有一个共通的语言,这就是通信协议”。
理论上只要有一套协议即可,但由于网络技术在不断发展,应用领域在不断拓宽,加上历史的原因(7 0年代各大计算机公司在网络领域“诸侯割据”,纷纷推出自己的网络通信协议,既为网络技术的发展作出了贡献,亦造成协议品种杂多的局面,所以目前一套统一可用的网络协议。 正如理论上人类只要一种语言就可以相互沟通,但实际上却有许许多多的语言存在一样。 学习网络的重要任务之一就是了解各种常用的通信协议。对于网络开发/集成工程师,则需要深入理解甚至精通工程中所涉及到的各种协议。 用于普通网络用户,则只需知道访问网络资源你的系统或机器上需要配备何种协议,而无须知道这些协议的具体含义。 封闭的协议——协议内容(规范不对公众公布 开放的协议——协议内容对公众公布 NT4.0可同时具有5种协议,犹如一个懂最常用的五国语言的人,在世界各地旅行,便畅行无阻。 2.1.2 常用的网络通信协议 有三个最具影响力的团体为网络通信制定了各自的协议:
自组织网络 集团档案编码：[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]
自组织网络 自组织网络 移动自组织网络是一种移动通信和计算机网络相结合的网络，是移动计算机网络的一种，用户终端可以在网内随意移动而保持通信。 自组织网络概述 移动自组织(Ad Hoc)网络是一种多跳的临时性自治系统，它的原型是美国早在1968年建立的ALOHA网络和之后于1973提出的PR(Packet Radio)网络。ALOHA网络需要固定的，网络中的每一个节点都必须和其它所有节点直接连接才能互相通信，是一种单跳网络。直到PR网络，才出现了真正意义上的多跳网络，网络中的各个节点不需要直接连接，而是能够通过中继的方式，在两个距离很远而无法直接通信的节点之间传送信息。PR网络被广泛应用于军事领域。IEEE在开发标准时，提出将PR网络改名为Ad Hoc网络，也即今天我们常说的移动自组织网络。 移动自组织网络。一方面，网络信息交换采用了计算机网络中的机制，而不是电话交换网中的电路交换机制;另一方面，用户终端是可以移动的便携式终端，如笔记本、PDA等，用户可以随时处于移动或者静止状态。无线自组网中的每个用户终端都兼有路由器和主机两种功能。作为主机，终端可以运行各种面向用户的应用程序;作为，终端需要运行相应的路由协议。这种和无中心的网络结构能够在部分通信网络遭到破坏后维持剩余的通信能力，具有很强的鲁棒性和抗毁性。 作为一种分布式网络，移动自组织网络是一种自治、多跳网络，整个网络没有固定的基础设施，能够在不能利用或者不便利用现有网络基础设施(如基站、AP)的情况下，提供终端之间的相互通信。由于终端的发射功率和无线覆盖范围有限，因此距离较远的两个终端如果要进行通信就必须借助于其它节点进行分组转发，这样节点之间构成了一种无线多跳网络。[1]
第二章计算机网络体系结构与协议 【计划课时】4课时(教材第二、三章 2.1网络通信协议 2.1.1 协议(protocol教材P29 网络传送是个很复杂的过程,为了实现计算机之间可靠地交换数据,许多工作要协调(如发送信号的数据格式,通信协调与出错处理,信号编码与电平参数,传输速度匹配等。 假定一个与网络相连的设备正向另一个与网络相连的设备发送数据,由于各个厂家有其各自的实现方法,这些设备可能不完全兼容,它们相互之间不可能识别和通信。解决方法之一是在同一个网络中全部使用某一厂家的专有技术和设备,在网络互连的今天已不可行。另一种方法就是制定一套实现互连的规范(标准,即所谓“协议”。该标准允许每个厂家以不同的方式完成互连产品的开发、设计与制造,当按同一协议制造的设备连入同一网络时,它们完全兼容,仿佛是由同一厂家生产的一样。 【协议】网络上不同计算机之间为了协调互相通信而使用的技术规范,即通信技术标准(也是软硬件厂商开发网络产品的标准 协议由语义、语法和时序三部分组成。语义规定通信双方彼此“讲什么”(含义,语法规定“如何讲”(格式,时序关系则规定了信息交流的次序(顺序。P29 实际上,生活中任何由两个人或两个团体一起完成的事件,都必须有“协议”(例:讲话/赛跑廖鸿鹏《NT Server 4.0建站指南》:“当一个中国人碰上一个日本人时,如果中国人说他的中文,日本人说他的日文,那么恐怕两个人就是讲到天黑,都不会有什么结果……网络上各节点之间 若需要传送数据时,也要有一个共通的语言,这就是通信协议”。
理论上只要有一套协议即可,但由于网络技术在不断发展,应用领域在不断拓宽,加上历史的原因(7 0年代各大计算机公司在网络领域“诸侯割据”,纷纷推出自己的网络通信协议,既为网络技术的发展作出了贡献,亦造成协议品种杂多的局面,所以目前一套统一可用的网络协议。 正如理论上人类只要一种语言就可以相互沟通,但实际上却有许许多多的语言存在一样。 学习网络的重要任务之一就是了解各种常用的通信协议。对于网络开发/集成工程师,则需要深入理解甚至精通工程中所涉及到的各种协议。 用于普通网络用户,则只需知道访问网络资源你的系统或机器上需要配备何种协议,而无须知道这些协议的具体含义。 封闭的协议——协议内容(规范不对公众公布 开放的协议——协议内容对公众公布 NT4.0可同时具有5种协议,犹如一个懂最常用的五国语言的人,在世界各地旅行,便畅行无阻。 2.1.2 常用的网络通信协议 有三个最具影响力的团体为网络通信制定了各自的协议: ·OSI(开放系统互连,Open Systems Interconnection协议