网络层标准



移动自组织网络的网络层的研究才刚刚开始， 没有全球统一的标准系统， IEEE802.11b标准只是规定了有一种无结构的 工作方式，没有具体的协议内容， Internet工程任务组(IETF)于1996年成立的移 动Ad hoc网络工作组(MANET) ，其主要目标就 是针对移动自组织网络，开发基于IP协议的路 由、多播（multicast）机制。
MN
Internet
MN
MN=Mobile Node CN=Correspondent Node
优点： 提高数据传送速率 增加网络有效带宽
实验结果
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 2 4 Size of file(M) 6 8
Transfer time(S)
without SHAKE with SHAKE
混合式路由协议


是对上两种类型的折中， 把路由刷新只限制在局部范围内，对于 远的节点，采用随选式路由协议， 如区域路由协议（ZRP）等。
MANET组播(multicast)协议

组播作为一种高效的数据分组发送方式，特别 是用于MANET这种资源有限的系统中。
移动终端发送分组给一组移动终端，以一次发送代替多次发送给 单一接受终端；它可以减少网络负载，节省网络带宽。 。
日本
德国
26.9
19.1
7.18
5.10
英国
中国
17.9
15.8
4.77
4.20
全世界合计约3亿7490万人。（美国eTForecasts公司。）
未来的Internet

由以下部分组成： 有线的全光纤的骨干网， 移动蜂窝数字网络， 结构化的无线局域网， 无框架的移动自组织网络。
未来的Internet
基于网格的多播协议

利用核的网格多播协议（CAMP）、 扩散协议（Flood） 随选多播协议（ODMRP）。
树 vs. 网格

现有树多播方式由于周期性/触发性的路由表刷新而引 入了控制开销，而且多播树的生成造成一定的时延，
在网格多播方式中，每个移动节点保留一定数量的相 邻节点的信息，称为网格信息。 这样的多播就会有多条传输路径，不会因为一个连接 的断开而使传输中断。 现有的网格多播方式，在快速移动的环境中因控制开 销的增加会出现网络拥塞。
取决于网络规模，移动特性，业务类型 等， 服务于网络的路由和管理功能。


MANET的网络结构（续）


平坦型的结构可以利用多条路由，消除 路由瓶颈，但网络规模受限； 分层的结构可以简化网络拓扑结构，减 少路由信息，但会加大网络建立时的控 制开销，存在非最佳路由，并且随着网 络平均移动速度的增加，因频繁的拓扑 变化可能导致网络崩溃。
随选路由协议


指当一个节点需要通信时才触发路由查 找过程， 因此每一个移动节点并不用保存实时的 路由信息，等到获得所需的路由时，才 开始发送数据分组。
随选路由协议（续）


AODV、 DSR、 基于群头的协议(CBRP)、 暂时顺序路由协议（TORA）、 基于关联的路由协议（ABR）、 信号稳定性协议（SSR）等
802.11/11a/11b/11g规范

介质访问控制层(MAC)
无线介质访问，网络连接，数据验证和保密

物理层(PHY)
物理层提供管理，与MAC原语通讯，物理层实体的发送 和接收
802.11a/b/g的简单比较
世界的Internet人口(2000年末)
国名 美国 Internet人口 （百万人） 135.7 比例（%） 36.2
移动自组织网络的 关键技术和最新进展
王 新 xinw@ 复旦大学 2002年11月13日
概要

1.无线网络的发展 2.什么是移动自组织网络？


3.移动自组织网络的应用
4.移动自组织网络的关键技术
5.移动计算网络的最新发展
6.中国移动自组织网络的发展
一、无线网络的发展

移动自组织网络的特点



多跳（multi-hop）, 无基础设施（infrastructure-less）, 自组织（self-organized）, 每个移动节点在需要通信时可以自发发起一个网络或 者参加已经存在的网络，也可以自由退出一个网络， 节点移动（node mobility）， 网络中的移动结点都是平等的，互相作为其邻居结点 的路由器， 动态拓扑（dynamic topology）。

无线电波的广播特性，使它更适合于多播传输。

移动多播可以用于FTP服务、语音会议、电视 会议以及其它的点对多点/多点对多点的多媒 体通信。
MANET组播协议分类

按照数据包传递方式分为
基于树（tree）的多播协议 基于网格（mesh）的多播协议
基于树的多播协议

Ad-hoc多播路由协议（AMRoute）、 利用累加的ID的多播协议（AMRIS）、 随选矢量路由的多播协议（AODVM）等。
表驱动路由协议



基于路由表的路由协议， 要求每一个移动节点保留一个或多个表 格来存储路由信息, 每当检测到网络拓扑发生变化时，该节 点发送路由更新消息给整个网络, 收到路由更新消息的节点便更新自己的 路由表内容。
表驱动路由协议（续）



目标序列的距离矢量协议（DSDV）、 群首网关交换协议（CGSR）、 无线路由协议(WRP)、 全局状态路由协议(GSR)、 序列状态路由协议(HSR)、 区域状态连接协议(ZHLS)、 鱼眼状态路由协议(FSR)等。



Ad-hoc随选距离矢量协议（AODV）、 动态信源路由协议（DSR）、 优化的连接状态路由协议（OLSR）、 基于反向路径传递的拓扑广播协议 (TBRPF)、 Landmark路由协议(LANMAR)、 鱼眼状态路由协议(FSR)。
移动自组织网络的网络结构

平坦型（flat）， 分层（hierarchy）， 多层（multi-hierarchy）。
无线通信


无线通信是现代通信领域中增长最迅速 和发展最具潜力的。 无线通信涉及蜂窝移动通信、卫星通信、 数字广播和无线局域网。
无线通信的最终目的

满足人们随时、随地、同任何通信对象， 进行任何内容（语音/图像/视频/数据等） 的信息交流的需求
嵌入式系统

由嵌入式硬件和嵌入式软件组成的用于 执行独立功能的电子设备系统
三、移动自组织网络的应用
一个移动自组织网络
T1 MH3 MH1 T2 MH3
MH4
MH1
MH4
移动自组织网络的应用场合
临时、突发场合，如： 军事行动、
灾害抢险、
医疗救助、 会议室活动 、 视频点播等。
军事应用




1981年：美国就为海军特谴部队提出了一种高频自组 织网， 1991年：美国又研究了一种“改进型高频数据网”， 充分应用了短波自组织网技术， 1994年：美国抗毁自适应系统演示，以宽带技术为基 础，改善了战术通信的机动性和生存能力， 近年来：美、英、法、荷兰等国的单兵作战系统， 未来的单兵通信系统： 宽带化的、手持或便携式个人移动终端。
为什么移动自组织网络？

移动计算网络发展迅速： 人们对移动服务信息内容和形式的需求 的增加，移动数据业务和多媒体业务在 通信中的比重越来越多。
为什么移动自组织网络？（续）


现有移动计算网络的限制：
蜂窝数字分组数据（CDPD: Cellular digital Packet Data）都需要基站作为中继和管理中心， 传统的Internet都需要设置网关和服务器， 最新的移动IP，无论是在IPv4还是Ipv6中，都需要固 定主机用作本地代理（Home Agent）, 在有框架（Infrastructure）的无线局域网中，也需 要有接入点(Access Point)来完成网络管理和数据中 继的功能。
MANET路由协议


作为移动自组织网络的关键技术之一， 直接决定了整个网络的性能 ； 路由协议分类有多种方法： 网络规模、移动特点、路由产生途径等
按路由信息产生方式



1、表驱动(table-driven)路由协议（又 称为先验式（proactive）路由协议）、 2、随选（on-demand）路由协议（又称 为后验式（reactive）路由协议）、 3、混合式（Hybrid）路由协议。
移动蜂窝网络
BSC
BSC
BSC
固定网络
无线局域 网络
移动自组织 网络
二、什么是移动自组织网络？
移动自组织网络

又称移动Ad-hoc网络（MANET：Mobile Ad-hoc NETwork）、对等的（Peer-To-Peer）移动计 算网络、或无框架的移动网络。
采用无线通信技术，通过结点转发，实现网络 内部节点之间的通信。
无线技术的发展：无线局域网等

802.1x 蓝牙技术 HomeRF HiperLAN 红外网络（IrDA）
802.11系列无线局域网




1、二战期间：美国陆军利用无线电信号传输资料, 2、1971年，美国夏威夷大学创造了第一个基于分组技 术的无线电通讯网络(ALOHNET网络)，是最早的无线局 域网络, 3、1997年，IEEE推出了其无线局域网络的第一个标准 802.11, 4、1999年9月，IEEE推出了IEEE 802.11a标准和IEEE 802.11b标准， 5、2003年初，IEEE将推出IEEE802.11g标准。