无线Adhoc网络技术

无线Adhoc网络技术

摘要：

无线Adhoc网络是随着无线通信技术的快速发展而出现的一种新型网络。文章详细介绍了无线Adhoc网络的由来、主要特征、关键技术和应用等方面，并展望了它的发展前景。

关键词：

Adhoc网络；路由技术；安全问题；互联；分层自组网；多跳网

ABSTRACT:

Withtherapiddevelopmentofwirelesscommunicationtechnologi es,thewirel essAdhocnetworkcomesupasanewtypeofnetwork.Thispaperdes cribestheorig

in,features,keytechnologiesandapplicationsoftheAdhocnetworki ndetail

,andforecastsitsdevelopmenttrends.

KEYWORDS:

Adhocnetwork;Routingtechnology;Securityproblem;Interconnec

tion;Hier

archicalself-organizingnetworks;Multi-hopnetwork

近几年，无线网络在支持移动性方面的发展非常迅速。按照移动通信系统是否具有基础设施，可以把移动无线网络分成两类。

第1种类型是具有基础设施的网络。移动节点借助于通信范围内最近的基站实现通信。在这样的网络里，移动节点相当于移动终端，它不具备路由功能，而只有移动交换机负责路由和交换功能。这种类型网络的典型例子有蜂窝无线系统、办公室无线局域网等。

移动无线网络的第2种类型是一种无基础设施的移动网络，也就是无线Adhoc网(见图1)。它是一种自治的无线多跳网，整个网络没有固定的基础设施，也没有固定的路由器，所有节点都是移动的，并且都能以任意方式动态地保持与其它节点的联系。在这种环境中，由于终端的无线覆盖范围的有限性，两个无法直接进行通信的用户终端可以借助于其它节点进行分组转发。每一个节点都可以说是一个路由器，它们要能完成发现和维持到其它节点路由的功能。典型例子有交互式的讲演，可以共享信息的商业会议，战场上的信息中继，以及紧急通信需要。

Adhoc网络技术早在20多年前就已开始研究，且研究的重点主要放在国防项目上，诸如抗毁的、自适应的网络研究计划(SURAN)、低开销的分组无线网络研究计划(LCR)。其最初的项目支持者是美国国防高级研究计划局(DARPA)和美国陆军以及海军研究办公室(ONR)。现在，美国政府资助的这方面的计划仍在继续进行，比如战术互联网、近距离数字无线电台。

Adhoc网络技术在军事领域发展的同时，也引起了商用领域的极大兴趣。Internet工程任务组(IETF)也成立了一个移动Adhoc网络工作组(MANET)，其主要目标就是针对无线Adhoc多跳网开发一种基于IP协议的路由机制，使得IP协议扩展到这种自组织的、快速移动的无线网。

1无线Adhoc网络的特点

无线Adhoc网络是由移动主机构成的自主系统，主要特征如下：

(1)网络自主性

无线Adhoc网相对常规通信网络而言，最大的区别就是可以在任何时刻、任何地点不需要现有信息基础网络设施。这也是个人通信的一种体现形式。

(2)动态拓扑

节点具有任意移动性。此外，无线传播条件的快速改变，也导致了网络拓扑需以不可预测的方式任意和快速地改变。

(3)带宽限制和变化的链路容量

无线Adhoc网络采用无线传输技术作为底层通信手段，其相对于有线信道具有较低的容量；并且由于多路访问、多径衰落、噪声和信号干扰等多种因素，使得移动节点的实际带宽小于理论上的最大带宽值。

(4)能量限制节点

移动节点依靠电池提供工作所需的能量。减少功耗将是影响网络协议设计的一个非常重要的因素。

(5)多跳通信

由于无线收发机的信号传播范围有限，Adhoc网络要求支持多跳通信。这种多跳通信由此也带来了隐藏终端、暴露终端和公平性等问题。

(6)分布式控制

无线Adhoc网络中的用户节点都兼备独立路由和主机功能，不存在一个网络中心控制点，用户节点之间的地位是平等的，网络路由协议通常采用分布式控制方式，因而具有很强的鲁棒性和抗毁性。而在常规通信网络中，由于存在基站、网控中心或路由器这样一类集中控制设备，用户终端与它们所处的地位不是对等的。

(7)有限的安全性

通常，移动无线网络由于采用无线信道、有限电源、分布式控制等原因，会比有线网络更易受到安全性的威胁。这些安全性的攻击包括窃听、电子欺骗和拒绝服务等攻击手段。

2无线Adhoc网络的关键技术

2.1无线Adhoc网络的路由技术

在Adhoc网络里，移动节点通过多跳无线链路实现相互间的通信。整个网络没有固定的基础设施，比如基站。网内每一个节点都可作为路由器，向其它节点转发数据分组。开发一种能有效地找到节点间路由的动态路由协议就成为Adhoc网络设计的关键。Adhoc路由协议需要能够实现以下

的功能：

(1)能感知网络拓扑结构的变化

Adhoc路由协议要能够检测到网络拓扑的动态变化。因

为Adhoc网络需要进行多跳通信,所以路由协议必须确保路

径中的链路具有很强的连接性。Adhoc网络中的节点必须知道它的周围环境和可以与它直接进行通信的节点。Adhoc网

络里提供网络连接的方法主要有两种：平面路由网络结构和分层路由网络结构(见图2)。在平面路由网络结构中，所有的节点都是平级的，分组的路由是基于对等的连接。但是在分层路由结构中，较低层至少要有一个节点作为与高层联系的

网关。

(2)维护网络拓扑的连接

因为每个移动主机都可以随时改变位置，所以网络拓扑是频繁变化的。这样，Adhoc路由协议为了维持节点之间的链路具有较强的连接性，它必须动态更新链路状态和对自己重新配置。如果采用中心控制的路由算法，为把节点链路状态的改变传送到所有的节点，就会消耗过多的时间和精力，显然是不适合的。所以要采用一种全分布式的路由算法。

(3)高度自适应的路由

相对于有线网络里的静态节点，Adhoc网络要求一个高度自适应的路由机制，来处理快速的拓扑变化。而传统的路由协议，如距离矢量和链路状态算法，要求在指定路由器间交换大量路由信息，因此在Adhoc网络里都不能有效地工作。所以针对Adhoc网络的特点，提出了新的路由算法。总的来说，这些路由算法可以分为3种类型：表驱动算法、需求驱动算法、表驱动和需求驱动算法相混合的算法。

表驱动路由协议采用周期性的路由分组广播，来交换路由信息。每个节点维护去往全网所有节点的路由。主动路由的优点是当节点需要发送一个去往其他节点的数据分组时，只要路由存在，发送分组的延时就很小；缺点是表驱动路由协议需花费较高代价(如带宽、电源、CPU资源等)，使路由表能够跟上当前网络拓扑结构的变化，但动态变化的拓扑结

构又可能使高价得来的路由表中内容变成无效信息，路由协议始终处于不收敛状态。目前，这种类型的无线Adhoc网络路由协议已提出了几种机制，用以改善这些方面的性能。

需求驱动路由协议是根据发送节点的需要，按需进行路由发现过程，网络拓扑结构和路由表内容也是按需建立的，所以其内容可能仅仅是整个网络拓扑结构信息的一部分。按需路由的优点是不需要周期性的广播路由信息，节省了一定的网络资源；缺点是在发送数据分组时，因没有去往目的节点的路由，要临时启动路由发现过程来寻找路由，所以数据分组需要等待一定时间的延时，并且由于路由发现过程通常采用全网泛洪机制进行搜索，这在一定程度上也抵消了按需机制带来的好处。

目前，国内外的研究人员基于各种不同的角度提出了许多针对无线Adhoc网的路由协议，其中一部分也提交到Adhoc网工作小组成为RFC草案。下面列举一些典型的自组网路由协议：

●DSDV(Destination-SequencedDistance-Vector)协议

●WRP(WirelessRoutingProtocol)

●DSR(DynamicSourceRouting)协议

●ABR(AssociativityBasedRouting)协议

●ZRP(ZoneRoutingProtocol)

●AODV(AdhoconDemandDistanceVectorRouting)协议

●TORA(TemporallyOrderedRoutingAlgorithm)协议

●LS_QoS(Link-StateBasedQoSRouting)协议

2.2无线Adhoc网络的安全问题

与传统的无线网不同，无线Adhoc网作为一种新型的无线移动网络，不依赖于任何固定设施，而是通过移动节点间的相互协作保持网络互联。由于该网络的独特性，它正逐步运用于商业环境。设计这种网络面临的一个主要挑战就是它易受到安全攻击，比如受到窃听、伪造、拒绝服务等攻击。

在无线Adhoc网中没有基站或中心节点，所有节点都是移动的，网络的拓扑结构动态变化。节点间通过无线信道相连，没有专门的路由器，由节点自身充当路由器，同时也没有命名服务、目录服务等网络功能。这就导致了在传统网络中的安全机制不再适用于Adhoc网，所以应提出专门针对无线Adhoc网的安全机制。目前提出的安全策略有：基于口令的认证协议，它与传统的口令认证不同的地方是密钥和口令的产生是由多台机器决定，而不是集中由一台机器产生，并且还提供了一种完善的口令更新机制；“复活鸭子”的安全模式，它主要针对传感器网络里，传感器与控制者之间可能存在的不安全问题，提出传感器在“死亡”之前，只受其拥有者的控制；异步的分布式密钥管理，它提出密钥管理服务

是由多个节点(一个集合)来管理，而不是单个节点来管理。

2.3无线Adhoc网的互联

无线Adhoc网是一种多跳网，上述的路由算法都属于单个网内的，现在多数的文章也都集中在这个方面讨论，却很少涉及如何把多个Adhoc子网联接成一个大网及如何与有线Internet相结合，由此便提出将无线Adhoc网络互联的问题。

通过使用网关路由器，可以实现将几个Adhoc网络互联以及网内节点可以访问互联网的功能。这种形式可以向位于多个分散地理位置上的工作小组提供协同通信能力。

无线Adhoc网与Internet和广域网的互联，从外部来看，可以认为Adhoc网是一个IP子网。网内部分分组的传送是由网内路由协议完成(分组到达目的地可能要经过多跳)，而当分组进入或离开子网时，采用标准IP路由机制。这就要求网关节点要能运行多种路由协议。

无线Adhoc网可以看作是现有网络在特定场合下的一种扩展。作为Adhoc网内部的移动节点有访问现有有线网络资源，与其他Adhoc网内的移动节点通信的需求，即Adhoc网互联。

3分层无线Adhoc网络的应用

Adhoc网络作为一种无线自组网，可以用在很多方面，如军事通信系统、防汛抗洪等应急通信系统、商业应用环境及无线接入网等领域。这里，根据无线Adhoc网的特点，我们提出了它在民用中的另一种应用：分层自组网。

分层自组网在未来的全球移动通信系统中，可作为蜂窝移动通信系统的一个重要补充。蜂窝通信系统的“无缝”覆盖能力是很强的，但它所能提供的高速数据业务和多媒体服务却有限，第3代移动通信系统用户的最大数据传输速率只为2Mbit/s，还是不能完全满足未来移动用户的业务需求，特别是在业务比较集中的热点小区。而分层自组网由于可以采用基于IP的分组交换技术，所以适合在这样的热点小区提供高速率的数据业务和多媒体业务。图3是分层自组网的网络结构图。

现有的某些接入网如无线局域网(IEEE802.11)、Bluetooth 等，在网络层来看，是一个单跳的网络，无路由功能，分层自组网则是一个多跳的网络。分层自组网可以分为两层，一层是接入层，一层是终端层。接入层是由多个AP(接入点)构成的，这些AP既可以作为网络接入点，也可以作为用户，并且这些AP的位置是可以随意移动的，这一层就构成一个无线自组网，AP之间的通信采用相互转发来实现，也即多跳通信。终端层是由移动终端用户组成，它们也构成一自组网，

相互之间的通信也可采用多跳转发，并且可以通过AP与其它微小区用户通信或接入网络。

分层自组网作为蜂窝无线系统的重要补充，还有一些技术难点需要突破，比如越区切换，漫游，满足用户在高速移动下的快速动态路由技术，移动网络管理技术等。这些技术的解决对于网络能否正常和稳定工作是十分关键和必不可少的。

4无线Adhoc网络的发展趋势

无线Adhoc网是一种新颖的移动计算机网络的类型，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，将赋予其具有巨大的发展前景。其发展趋势主要有以下几个方面：

(1)其民用领域将逐步扩大；

(2)由于现在只有涉及路由协议的相关草案，所以标准的制定对于无线Adhoc网的进一步推广起着重要作用。标准包括的范围不仅仅是网络层，还要涉及物理层及链路层；

(3)前述的某些技术只是针对特定环境下的Adhoc网，因此提出一种能自适应于任何环境下的相关协议将很有应用前景。

参考文献

1TohCK.MaximumBatteryLifeRoutingtoSupportUbiquitousMobil eComputingi

nWirelessAdhocNetworks,IEEECommunMag,2001,39(6):138―1 47

2兰岚.无线多跳网网络技术研究:[学位论文].西安:电子科技大学通信与信息系统系

3ElizabthMR,TohCK.AreviewofCurrentRoutingProtocolsforAdhoc MobileWir

elessNetworks.IEEEPersonalCommunications,1999,6(2):46―55

4MackerJ,CorsonS.MobileAdhocnetworks(MANET).http://www. https://www.wendangku.net/doc/5616860732.html,/htm

l.charter/manet-charter.html,1997

(收稿日期：2001-11-30)

作者简介

李少谦，电子科技大学教授，博士生导师，通信抗干扰技术国防重点实验室和移动通信信息产业部重点实验室副主任，国家“863”计划通信技术主题专家组成员。主要研

究领域包括移动通信、个人通信、扩频通信、抗干扰通信等。

兰岚，电子科技大学通信抗干扰技术国防重点实验室和移动通信信息产业部重点实验室讲师。主要从事无线网络等方面的研究。

Mesh无线自组网系统

Mesh 无线自组网系统 一、MESH简介 Mesh无线自组网系统是采用全新的“无线网格网”理念设计的移动宽带多媒 体通信系统。系统所有节点在非视距、快速移动条件下，利用无中心自组网的分布式网络构架，可实现多路语音、数据、图像等多媒体信息的实时交互。同时，系统支持任意网络拓扑结构，每个节点设备可随机快速移动，系统拓扑可随之快速变化更新且不影响系统传输，整体系统部署便捷、使用灵活、操作简单、维护方便。 二、系统优势

?无中心组网，可应需灵活部署，无需机房及传输网等基础设施支持，能够任意架设组网，可通过多跳中继组网，进而扩大覆盖范围。 ?专网专用，无线传输链路无任何链路费用或者流量费用。 ?支持分级分组及漫游组网，实现扩大系统通信容量。 ?具备跳频功能，有效提升抗干扰、抗跟踪能力;引入数字滤波功能，有效抑制远端干扰。同时，采用ARQ传输机制，降低数据传输丢失率，提升数据传输可靠性。 ?数据透传支持各种业务数据无差异化透传。具备宽带传输能力，可支持清晰语音、宽带数据和高清视频等多媒体业务。 ?图像具备自适应调整能力，充分保障数据、视频等业务的连续性和流畅性。 ?采用COFDM技术，抗多径能力强。 ?采用双天线，天线1与天线2支持TDD双发双收，可发射/接收分集。 三、应用领域 无线Mesh自组网系统可满足大型活动安保巡逻、城市反恐维稳指挥、抢险救援指挥调度、消防应急通信指挥、舰船编队岸海互通等多种复杂通信需求，

广泛适用于警队、消防、电力、石油、水利、林业、广电、医疗、水上及空中通信等部门领域。 四、系统特点 无中心同频自组网 Mesh无线自组网系统为无中心同频系统，所有节点地位对等，单一频点支持具备TDD双向通信，频率管理简单，频谱利用率高。任意节点设备在网络中均可作为末端节点、中继节点或指挥节点使用。在任何时间任何地点，不依靠任何其它的固定通信网络设施(如光纤、铜缆等)，可迅速建立无线通信网络。所有无中心同频自组网设备，包括室外固定台、车载台及单兵便携台等，只需开机上电就可自动组成无线网状网，相互之间实时通信。

无线传感器网络试题库附答案

无线传感器网络试题库附答案 《无线传感器网络》 一、填空题（每题4分，共计60分） 1.传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2.传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息3、 3.无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4.无线通信物理层的主要技术包括：介质选择、频段选取、调制技术、扩频技术 5.扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带 线性调频扩频 6.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段 7.无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、 应用相关的网络 8.无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、 数据融合及管理、网络安全、应用层技术

9.IEEE标准主要包括：物理层。介质访问控制层 10.简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据库、数据处理 引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 11.数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和 预测 12.无线传感器网络可以选择的频段有：_800MHz___915M__、、___5GHz 13.传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14.传感器网络的安全问题：(1)机密性问题。(2)点到点的消息认证问题。(3)完整 性鉴别问题。 15.规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为28s a)、点协调功能帧间间隔PIFS长度是SIFS加一个时隙(slot)长度，即78s b)分布协调功能帧间间隔DIFS，DIFS长度=PIFS+1个时隙长度，DIFS的长度为128 s 16.任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11频道。 17.网络的基本元素SSID标示了一个无线服务，这个服务的内容

基于移动AdHoc网络的OLSR路由改进协议

第27卷　第5期 武汉理工大学学报?信息与管理工程版 Vol .27No .52005年10月 JOURNAL OFWUT (I N FORMATI O N &MANAGE MENT ENGI N EER I N G ) Oct .2005文章编号:1007-144X (2005)05-0116-04 收稿日期:2005-05-15. 作者简介:孟芳兵(1977-),男,陕西宝鸡人,武汉理工大学信息工程学院硕士研究生.基金项目:教育部重点科技攻关资助项目(03120). 基于移动Ad Hoc 网络的OL SR 路由改进协议 孟芳兵 (武汉理工大学信息工程学院,湖北武汉430070) 摘　要:提出了一种改进的OLSR 路由协议,改进后的协议能根据本地网络拓扑结构自适应改变HE LLO 消息和TC 消息的发送频率。仿真结果表明,改进后的协议在网络吞吐量和数据传送成功率等性能上有明显提高。 关键词:移动Ad Hoc 网络;路由协议;OLSR;自适应改进中图法分类号:TP393 文献标识码:A 1　引　言 移动Ad Hoc 网络的概念出现于 20世纪70年代,近年来由于便携式设备在移动性、储存能力和无线通信能力等方面的迅速发展,使得不需要固定基站支持的Ad Hoc 网络得到了广泛应用。Ad Hoc 网可以在不能利用或不便利用现有网络 基础设施的情况下提供一种通信支撑环境,因此对于军用网有着特殊意义。另外它可用于偏远地区的援救系统,或者是需要快速扩展覆盖范围的网络,如大型建筑工地。在大型会议中与会者也可利用笔记本电脑或掌上电脑在Ad Hoc 网络环境下互相传递信息。 图1描述了一个简单的移动Ad Hoc 自治网络。 图1　移动Ad Hoc 网络示意图 可见,移动Ad Hoc 网络是一种无基站支持的多跳无线网络,具有高度动态变化的拓扑结构并且网络中各节点可任意移动,各移动终端利用无线技术传送数据包。由于无线传输覆盖范围的限制,网络中任意2个节点间可能不存在直接的通 信链路,因此分组需要网络中间节点的中转才能实现通信,这使网络中各节点具有别于常规网络的重要特点,即在Ad Hoc 网中,每个用户终端(每个节点)兼备路由器和主机2种功能。因此对路由的研究在移动Ad Hoc 网络中显得尤为重要。 2　OL SR 路由协议 OLSR 路由协议 [1] 是由I ETF MANET (Mobile Ad Hoc Net w ork )工作组提出的一种表驱动式的 链路状态路由协议 [2] ,节点之间需要周期性地交 换各种控制信息,通过分布式计算来更新和建立自己的网络拓扑图,被邻节点选为多点中继站MPR (Multi point Relay )的节点需要周期性地向网络广播控制信息。控制信息中包含了把它选为MPR 的那些节点的信息(称为MPR Select or ),只有MPR 节点被用作路由选择节点,非MPR 节点不参与路由计算。OLSR 还利用MPR 节点有效地广播控制信息,非MPR 节点不需要转发控制信息。 OLSR 主要采用HE LLO 分组和T C 分组方式 控制分组。HELLO 用于建立1个节点的邻居表,其中包括邻居节点的地址以及本节点到邻居节点的延迟或开销,OLSR 采用周期性地广播HE LLO 分组来侦听邻居节点的状态,同时HELLO 分组用于计算该节点的MPR,HELLO 分组只在邻居节点范围内广播,不能被转发;与HELLO 分组方式相反,T C 分组必须被广播到全网,在TC 分组中包

无线网络技术试题集

无线网络技术试题集 一、单选题 1. 在设计点对点(Ad Hoc) 模式的小型无线局域时，应选用的无线局域网设备是( )。 A．无线网卡B．无线接入点C．无线网桥D．无线路由器2．在设计一个要求具有NAT功能的小型无线局域网时，应选用的无线局域网设备是( )。 A．无线网卡B．无线接入点C．无线网桥D．无线路由器3．以下关于无线局域网硬件设备特征的描述中，( )是错误的。 A．无线网卡是无线局域网中最基本的硬件 B．无线接入点AP的基本功能是集合无线或者有线终端，其作用类似于有线局域网中的集线器和交换机 C．无线接入点可以增加更多功能，不需要无线网桥、无线路由器和无线网关 D．无线路由器和无线网关是具有路由功能的AP，一般情况下它具有NAT功能 4．以下设备中，( )主要用于连接几个不同的网段，实现较远距离的无线数据通信。 A．无线网卡B．无线网桥C．无线路由器D．无线网关 5．无线局域网采用直序扩频接入技术，使用户可以在( )GHz的ISM频段上进行无线Internet连接。 A．2.0 B．2.4C．2.5 D．5.0 6．一个基本服务集BSS中可以有( )个接入点AP。 A．0或1 B．1C．2 D．任意多个 7．一个扩展服务集ESS中不包含( )。 A．若干个无线网卡B．若干个AP C．若干个BSS D．若干个路由器8．WLAN常用的传输介质为( )。 A．广播无线电波B．红外线C．地面微波D．激光 9．以下不属于无线网络面临的问题的是( ) 。 A．无线信号传输易受干扰B．无线网络产品标准不统一 C．无线网络的市场占有率低D．无线信号的安全性问题 10．无线局域网相对于有线网络的主要优点是( )。 A．可移动性B．传输速度快C．安全性高D．抗干扰性强11．以下哪个网络与其他不属于相同的网络分类标准？( ) A．无线Mesh网B．无线传感器网络C．无线穿戴网D．无线局域网12．当要传播的信号频率在30MHz以上时，通信必须用( )方式。 A．地波B．天波C．直线D．水波13．WLAN的通信标准主要采用( )标准。 A．IEEE802.2 B．IEEE802.3 C．IEEE802.11D．IEEE802.16 14．一个学生在自习室使用无线连接到他的试验合作者的笔记本电脑，他使用的是( )模式。 A．Ad-Hoc B．基础结构C．固定基站D．漫游15．WLAN上的两个设备之间使用的标识码叫( )。 A．BSS B．ESS C．SSID D．NID

第二章_无线自组网的物理层技术(修改)(1)

第二章 无线自组网的物理 层技术
许炜阳 weiyangxu@https://www.wendangku.net/doc/5616860732.html, 重庆大学通信工程学院 通信工程系

第二章 无线自组网的物理层技术
2.1 物理层技术概述 2.2 无线传输技术 2.3 无线传输自适应技术

2.1 物理层技术概述
物理层的定义
ISO在OSI参考模型中对物理层的定义是：物理层为建 立、维护和释放数据链路实体之间的二进制比特传输的物 理连接，提供机械的、电气的、功能的和规程的特性。物 理层的媒体包括：架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道 等。 ISO在OSI参考模型中说明，物理层是第一层，是整个 开放系统的基础，向下直接与物理传输媒质相连接。物理 层协议是各种网络设备互连时必须遵守的底层协议。物理 层具有对数据链路层屏蔽物理传输介质的特征，以便对高 层协议有更大的透明性。

2.1 物理层技术概述
物理层的主要功能
为数据终端设备提供传送数据的通路：数据通路可以 是一个物理媒体，也可以是多个物理媒体连接而成。一次 完整的数据传输，包括激活物理连接，传送数据，终止物 理连接。所谓激活，就是不管有多少物理媒体参与，都要 在通信的两个数据终端设备间连接起来，形成一条通路。 传输数据：物理层要形成适合数据传输需要的实体， 为数据传送服务。一是要保证数据能在其上正确通过，二 是要提供足够的带宽(是指每秒钟内能通过的比特数)，以 减少信道上的拥塞。传输数据的方式能满足点到点，一点 到多点，串行或并行，半双工或全双工，同步或异步传输 的需要。

无线传感器网络知识点归纳

一、无线传感器网络的概述 1、无线传感器网络定义，无线传感器网络三要素，无线传感器网络的任务，无线传感器网 络的体系结构示意图，组成部分（P1-2） 定义：无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）是由部署在监测区域内大量的成本很低、微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一种多跳自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖范围内感知对象的信息，并发送给观察者或者用户 另一种定义：无线传感器网络(WSN)是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户 三要素：传感器，感知对象和观察者 任务：利用传感器节点来监测节点周围的环境，收集相关的数据，然后通过无线收发装置采用多跳路由的方式将数据发送给汇聚节点，再通过汇聚节点将数据传送到用户端，从而达到对目标区域的监测 体系结构示意图： 组成部分：传感器节点、汇聚节点、网关节点和基站 2、无线传感器网络的特点（P2-4） （1）大规模性且具有自适应性 （2）无中心和自组织 （3）网络动态性强 （4）以数据为中心的网络 （5）应用相关性 3、无线传感器网络节点的硬件组成结构（P4-6） 无线传感器节点的硬件部分一般由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块4部分组成。

4、常见的无线传感器节点产品，几种Crossbow公司的Mica系列节点（Mica2、 Telosb） 的硬件组成（P6） 5、无线传感器网络的协议栈体系结构（P7） 1.各层协议的功能 应用层：主要任务是获取数据并进行初步处理，包括一系列基于监测任务的应用层软件 传输层：负责数据流的传输控制 网络层：主要负责路由生成与路由选择 数据链路层：负责数据成帧，帧检测，媒体访问和差错控制 物理层：实现信道的选择、无线信号的监测、信号的发送与接收等功能 2.管理平台的功能 （1）能量管理平台管理传感器节点如何使用能源。 （2）移动管理平台检测并注册传感器节点的移动，维护到汇聚节点的路由，使得传感器节点能够动态跟踪邻居的位置。 （3）任务管理平台在一个给定的区域内平衡和调度监测任务。 6、无线传感器网络的应用领域（P8-9） （1）军事应用 （2）智能农业和环境监测 （3）医疗健康 （4）紧急和临时场合 （5）家庭应用 （6）空间探索

无线网络技术调研报告

无线网络技术调研报告

目录 1概况 (1) 1.1技术调研背景 (1) 1.2主要研究机构 (1) 2技术现状及发展趋势 (2) 2.1无线网络技术主要方法 (2) 2.2国无线网络技术发展现状 (6) 2.2.1国无线网络技术发展现状 (6) 2.2.2国无线网络技术发展趋势..................................... 错误!未定义书签。 2.3 国外现状和发展趋势 (4) 3无线网络技术的应用 (5) 4结论与建议 (5)

1概况 1.1技术调研背景 本次调研主要着重于现状及发展趋势的分析，对公司的定位起到一个指导作用。 无线网络（wireless network）是采用无线通信技术实现的网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术，与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输媒介的不同，利用无线电技术取代网线，可以和有线网络互为备份。 无线局域网主要设备有：无线接入点和无线网卡。无线接入点有AP、无线路由器、无线连接器等;无线网卡分台式机的PCI接口、USB接口以及笔记本专用的接口等。 随着网络的飞速发展，人们呼吁快速便捷的网络的呼声也越来越来强烈，无

线网络必定是未来世界的网络主要发展方向。而3G时代无线应用的日渐丰富，以及无线终端设备的层出不穷，对于无线网络，尤其是基于802.11技术标准的Wi-Fi无线网络，802.11n产品技术应用逐渐成为市场主流应用。 试想一下，在有线网络时代，用户的活动围受限于网线，无论到哪里必须要拖着长长的缆线，为寻找宽带接口而苦恼。为此，无线网络应运而生。和有线网络相比，虽然无线网络的带宽较小；相对目前的有限网络有较多的等待延迟；稳定性较差；无线接入设备的CPU、存以及显示屏幕等资源有限等缺陷。但无线网络可适应复杂的搭建环境，搭建简单，经济性价比强，并且最大的优点是可以让人们摆脱网线的束缚，更便捷，更加自由的沟通。 1.2主要研究机构 2015年无线路由器品牌排行前十位是：TP-LINK、华为、极路由、NETGEAR、D-Link、Tenda腾达、华硕、360、联想、思科。 2015年无线网卡品牌排行前十位是：TP-LINK、磊科、NETGEAR、迅捷网络、水星、B-Link、D-Link、Tenda腾达、TOTOLINK、华为。 2015年无线交换机品牌排行前十位是：华为、H3C、思科、锐捷网络、TP-LINK、D-Link、NETGEAR、中兴、磊科、Tenda腾达。 2技术现状及发展趋势 2.1无线网络技术主要方法 作为目前市场主流的WiFi无线网络技术，802.11n标准采用多入多出(MIMO)与正交频分复用(OFDM)技术，使得网络传输速率得到了极大提升。相比

基于wifi的无线组网技术

基于WIFI的无线网状（Mesh）组网技术 摘要: 目前, 无线局域网由于相对有线网络的众多优点受到广泛应用, 其中WiFi 因高效的工作能力而受到热捧, 但是WiFi 由于支持范围有限, 使得它的发展受到一定程度的限制, 这里对该问题进行了研究。在不添加有线基础设施、扩大成本的情况下, 考虑将网上的无线设备作路由器使用, 对数据进行不断转发, 通过多个无线跳来进行组网, 即利用无线网状( Mesh）组网技术, 在低成本的条件下, 大大的扩展无线信号的覆盖范围。考虑到无线网状组网技术在当前市场上的应用,其业务支持能力和性能方面的优势, 证明了想法提出的合理性机可行性。基于WiFi的无线网状（Mesh）组网技术不仅具有WiFi本身的优势, 还解决了W iFi 的覆盖范围小的问题, 因此会有广泛的应用空间和很好的发展前景。 关键词: 无线网状网络;无线局域网;WiFi;无线跳 1．WiFi技术的探讨与研究 WIFI全称Wireless Fidelity，意思是无线保真技术。又称802.11b 标准，该技术使用的是2.4GHz附近的频段。它的最大优点就是传输速度较高，可以达到11Mbps，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整为5.5Mbps、、2Mbps和1Mbps，带宽的自动调整，有效地了网络的稳定性和可靠性。其主要特性为：速度快，可靠性情况高，在开放性区域，通讯距离可达305米，在封闭性区域，通讯距离为76米到122米，方便与有线以太网络整合，组网的成本更低。同时它还能与已有的各种 802.11 DSSS 设备良好的兼容。 1.1 WIFI 现状及特点 WIFI 无线宽带计入技术有以下几个特点： （1）WIFI 的覆盖半径可达300 英尺左右，约合 100 米，办公室自不用说，就是在整栋大楼中也可使用。（2）传输速度快，虽然有时WIFI 传输的无线通信质量不是很好，但传输速率比较快，可以达到11 Mbps，如果无线网卡使用的标准不同的话，WIFI 的速度也会有所不同。（3）建网成本低：只要在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员比较密集的地方设置“热点”，并通过高速线路将因特网接入上述场所。（4）更健康更安全：IEEE802.11 实际发射功率约 60~70 毫瓦,而手机的发射功率约 200 毫瓦至 1 瓦间，手持式对讲机高达 5 瓦,而且 WIFI 无线网络使用方式并非像手机直接接触人体，对人体的辐射较小，使用起来应该是绝对安全的。 1.2 WIFI 技术剖析 1.2.1 WIFI 的网络构成。站点（Station），网络最基本的组成部分。 基本服务单元（Basic Service Set，BSS）。网络最基本的服务单元。最简单的服务单元可以只由两个站点组成。站点可以动态的连接（associate）到基本服务单元中。 分配系统（Distribution System，DS）。分配系统用于连接不同的基本服务单元。分配系统使用的媒介（Medium）逻辑上和基本服务单元使用的媒介是截然分开的，尽管它们物理上可能会是同一个媒介，例如同一个无线频段。接入点（Acess Point，AP）。接入点既有普通站点的身份，又有介绍如到分配系统的功能。扩展服务单元（Extended Service Set，ESS）。由分配系统和基本服务单元组合而成。这种组合是逻辑上，并非物理上的。不同的基本服务单元物有可能在

无线传感器网络课后习题答案

1-2.什么是无线传感器网络? 无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络。目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息,并报告给用户。 1-4.图示说明无线传感器网络的系统架构。 1-5.传感器网络的终端探测结点由哪些部分组成?这些组成模块的功能分别是什么? (1)传感模块（传感器、数模转换）、计算模块、通信模块、存储模块电源模块和嵌入式软件系统 (2)传感模块负责探测目标的物理特征和现象，计算模块负责处理数据和系统管理，存储模块负责存放程序和数据，通信模块负责网络管理信息和探测数据两种信息的发送和接收。另外，电源模块负责结点供电，结点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。 1-8.传感器网络的体系结构包括哪些部分?各部分的功能分别是什么? (1)网络通信协议：类似于传统Internet网络中的TCP/IP协议体系。它由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。 (2)网络管理平台：主要是对传感器结点自身的管理和用户对传感器网络的管理。包括拓扑控制、服务质量管理、能量管理、安全管理、移动管理、网络管理等。 (3)应用支撑平台：建立在网络通信协议和网络管理技术的基础之上。包括一系列基于监测任务的应用层软件，通过应用服务接口和网络管理接口来为终端用户提供各种具体应用的支持。 1-9.传感器网络的结构有哪些类型?分别说明各种网络结构的特征及优缺点。 （1）根据结点数目的多少，传感器网络的结构可以分为平面结构和分级结构。如果网络的规模较小，一般采用平面结构；如果网络规模很大，则必须采用分级网络结构。 （2）平面结构：

无线网络技术期末考试复习

1.无线局域网通信方式主要有哪几种，具体内容是什么？ 答：(1)红外线方式无线局域网。红外线不能穿透非透明物体而导致基于红外线方式的无线局域网系统只能在无障碍物的视距内进行工作。红外线局域网采用小于 1 μ m 波长的红外线作为传输媒体，有较强的方向性，受太阳光的干扰大；支持 1 ～ 2Mbps 数据速率，适于近距离通信。(2) 基于射频方式的无线局域网。射频简称RF，射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称，每秒变化超过10000次。将电信息源（模拟或数字）用高频电流进行调制（调幅或调频），形成射频信号，经过天线发射到空中；远距离将射频信号接收后进行反调制，还原成电信息源，这一过程称为无线传输。扩频包括：直接序列扩频和调频扩频，无线局域网主要应用扩频微波技术。 2.802.11MAC 报文可以分成几类，每种类型的用途是什么？ 答：（1）802.11MAC报文可分成数据帧、控制帧、管理帧三类。（2）数据帧:用户的数据报文；控制帧:协助发送数据帧的控制报文；管理帧:负责STA和AP之间的能力级的交互，认证、关联等管理工作。 3.试述AP直连或通过二层网络连接时的注册流程。 答：(1)AP通过DHCP server获取IP地址；(2)AP发出二层广播的发现请求报文试图联系一个无线交换机；(3)接收到发现请求报文的无线交换机会检查该AP是否有接入本机的权限，如果有则回应发现响应；(4)AP从无线交换机下载最新软件版本、配置；(5)AP 开始正常工作和无线交换机交换用户数据报文 4.干扰实际吞吐率的因素有哪些？ 答：①不稳定是无线通讯的本性②无线环境不停的保持变化③物理建筑的构成④AP的位置⑤共享介质：用户数、数据量 5、什么叫虚拟载波侦听，它有什么效果？ 答：虚拟载波监听的机制是让源站将它要占用信道的时间通知给所有其他站，以便使其他所有站在这一段时间都停止发送数据。这样就大大减少了碰撞的机会。 “虚拟载波监听”是表示其他站并没有监听信道，而是由于其他站收到了“源站的通知”才不发送数据。 效果：这种效果好像是其他站都监听了信道。 所谓“源站的通知”就是源站在其 MAC 帧首部中的第二个字段“持续时间”中填入了在本帧结束后还要占用信道多少时间，包括目的站发送确认帧所需的时间。 6.无线交换机+Fit AP系统构成特点是什么？ 答：①主要由无线交换机和Fit AP在有线网的基础上构成的。②AP零配置，硬件主要由CPU＋内存＋RF构成，配置和软件都要从无线交换机上下载。所有AP和无线客户端的管理都在无线交换机上完成。③AP和无线交换机之间的流量被私有协议加密；无线客户端的MAC只出现在无线交换机端口，而不会出现在AP的端口。④可以在任何现有的二层或三层 LAN 拓扑上部署H3C的通用无线解决方案，而无需重新配置主干或硬件。无线交换机以及管理型接入点AP可以位于网络中的任何位置。 7.试述AP通过三层网络连接时的注册流程_option 43方式。 答：（1）AP通过DHCP server获取IP地址、option 43属性(携带无线交换机的IP地址信息)（2）AP会从option 43属性中获取无线交换机的IP地址，然后向无线控制器发送单播发现请求(3)接收到发现请求报文的无线交换机会检查该AP是否有接入本机的权限，如果有则回应发现响应。(4)AP从无线交换机下载最新软件版本、配置（5）AP 开始正常工作和无线交换机交换用户数据报文。 8.FAT AP的认证加密方式有哪几种？

超宽带UWB无线通信技术

超宽带（UWB）无线通信技术 摘要本文介绍了UWB的概念、主要技术特点，并把UWB与目前较为广泛使用的IEEE802.11、Bluetooth等短距离无线通信技术进行了比较，最后对UWB的应用前景进行了分析与展望。 UWB（Ultra Wide Band，超宽带）是一种以极低功率在短距离内高速传输数据的无线技术。这种原来专属军方使用的技术随着2002年2月美国联邦通信委员会（FCC）正式批准民用而备受世人的关注。UWB具有一系列优良独特的技术特性，是一种极具竞争力的短距无线传输技术。 1、UWB的概念 超宽带技术UWB（Ultra Wideband）是一种无线载波通信技术，即不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。UWB是利用纳秒级窄脉冲发射无线信号的技术，适用于高速、近距离的无线个人通信。按照FCC的规定，从3.1GHz到10.6GHz之间的7.5GHz的带宽频率为UWB 所使用的频率范围。 从频域来看，超宽带有别于传统的窄带和宽带，它的频带更宽。窄带是指相对带宽（信号带宽与中心频率之比）小于1%，相对带宽在1%到25%之间的被称为宽带，相对带宽大于25%，而且中心频率大于500MHz的被称为超宽带。 从时域上讲，超宽带系统有别于传统的通信系统。一般的通信系统是通过发送射频载波进行信号调制，而UWB是利用起、落点的时域脉冲（几十纳秒）直接实现调制，超宽带的传输把调制信息过程放在一个非常宽的频带上进行，而且以这一过程中所持续的时间，来决定带宽所占据的频率范围。 2、UWB的主要技术特点 UWB是一种“特立独行”的无线通信技术，它将会为无线局域网LAN和个人局域网PAN的接口卡和接入技术带来低功耗、高带宽并且相对简单的无线通信技术。UWB解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、被截获的可能性低、系统复杂度低、厘米级的定位精度等优点。 UWB具有以下特点： 2.1抗干扰性能强 UWB采用跳时扩频信号，系统具有较大的处理增益，在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中，输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。接收时将信号能量还原出来，在解扩过程中产生扩频增益。因此，与IEEE 802.11a、IEEE 802.11b和蓝牙相比，在同等码速条件下，UWB具有更强的抗干扰性。 2.2传输速率高

无线MESH网络技术简介

Mesh技术介绍 Mesh技术 1、背景 2、无线mesh网络简介 3、无线mesh网络的定义 4、无线mesh基本原理及关键技术 5、无线mesh网络系统结构 6、无线mesh具有的优势及特点 7、无线mesh网络的应用及典型应用 1、背景 无线网状网是一种新型的无线宽带接入网络，它融合了无线局域网和ad hoc 网络的优势，扩大了无线局域网的覆盖范围，且具有ad hoc网的组网灵活性强、支持移动性、易于迅速展开、系统整体抗毁能力强的特点。是一种大容量、高速率、覆盖范围广的网络，成为宽带接入的一种有效手段。无线网状网极其广泛，可以应用于偏远地区的宽带接入、网络语音通讯，政府机构、学校、企事业单位的无线宽带接入，远程医疗、安全监控、交通监测、数字城市、军队战场通讯系统等各个方面。该技术被美国《telecommunications》杂志评选为2004年十大热门通信技术之一。过去几年来，无线网状网的研究在世界各地大量的展开研究，目前在国外已经逐步明确该技术进入实用的可行性试验阶段。国内的研究人员也对无线网状网进行了初步的研究，但远没有达到实用的地步，离世界先进水平还有很大的一段距离。我们通过多年实践，创建了一套成熟的、具有世界领先技术水平的无线网状网络系统。该技术已在深圳进入试验应用阶段。该技术的核心为自主创新，并与国内相关的单位签署了技术实施合作协议，并希望能把该技术服务国家。 2、无线mesh简介 无线Mesh属于以下一代Internet为中心的世界第四代计算机网络，被业界称为“无线网状网”或“无线网中网”，又称为无线局/区/城域网或无线城市网（小到覆盖一层楼、一栋楼或一个小区，大到覆盖一个城市），它融合了现有无线局域网和Adhoc网络的优势，是一个可广泛应用视频（电视、电影）、语音（V oIP）和数据（宽带接入）传输等的，新型的大容量、高速率、覆盖范围广、成本低廉、系统整体抗毁能力强的的无线宽带网络,线Mesh也被称为世界第三代通信，即整个地域或整个城市实现无线网状网通信，将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信，能够处理图像、音乐、视频流等多媒体，提供包括网页浏览、电话会议、移动视频、电子商务等多种信息服务。还可在没有覆盖有线IP 和有线电视的地方，通过卫星等接入部署，再扩展到整个地区。 Mesh技术，是WI-FI技术的延伸，是目前世界上负责互联网“最后一公里”的，无线局/区/城域网（无线城市网）关键及理想的无线传输技术。并被认为是4G核心技术的重要组成部分，代表IT技术发展的方向。属于世界新一代及我国大力支持发展范围的宽带网络、通信网络转型技术。 3、无线mesh网络的定义

《无线传感器网络》选修课试题

2007级网络工程本科专业选修课 《无线传感器网络》试题120分钟 一、填空题（每题4分，共计60分） 1、传感器网络的三个基本要素：传感器，感知对象，观察者 2、传感器网络的基本功能：协作地感知、采集、处理和发布感知信息 3、无线传感器节点的基本功能：采集、处理、控制和通信等 4、传感器网络常见的时间同步机制有： 5、无线通信物理层的主要技术包括：介质的选择、频段的选择、调制技术和扩频技术 6扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种： ：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带线性调频扩频 7、定向扩散路由机制可以分为三个阶段：周期性的兴趣扩散、梯度建立和路径加强 8、无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络 9、无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术等 10、IEEE 802.15.4标准主要包括：物理层和MAC层的标准 11、简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 12、数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测 13、无线传感器网络可以选择的频段有：868MHZ、915MHZ、2.4GHZ 5GHZ 14、传感器网络的电源节能方法：休眠机制、数据融合等， 15、传感器网络的安全问题：(1) 机密性问题。 (2) 点到点的消息认证问题。 (3) 完整性鉴别问题。 16、802.11规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为 28 ?s 、点协调功能帧间间隔PIFS长度是 SIFS 加一个时隙(slot)长度，即78 ?s 分布协调功能帧间间隔DIFS ，DIFS长度=PIFS +1个时隙长度，DIFS 的长度为 128 ?s 17、任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11频道。 18、802.11网络的基本元素SSID标示了一个无线服务，这个服务的内容包括了：接入速

无线Adhoc网络技术

无线Adhoc网络技术 摘要： 无线Adhoc网络是随着无线通信技术的快速发展而出现的一种新型网络。文章详细介绍了无线Adhoc网络的由来、主要特征、关键技术和应用等方面，并展望了它的发展前景。 关键词： Adhoc网络；路由技术；安全问题；互联；分层自组网；多跳网 ABSTRACT: Withtherapiddevelopmentofwirelesscommunicationtechnologi es,thewirel essAdhocnetworkcomesupasanewtypeofnetwork.Thispaperdes cribestheorig in,features,keytechnologiesandapplicationsoftheAdhocnetworki ndetail ,andforecastsitsdevelopmenttrends. KEYWORDS: Adhocnetwork;Routingtechnology;Securityproblem;Interconnec

tion;Hier archicalself-organizingnetworks;Multi-hopnetwork 近几年，无线网络在支持移动性方面的发展非常迅速。按照移动通信系统是否具有基础设施，可以把移动无线网络分成两类。 第1种类型是具有基础设施的网络。移动节点借助于通信范围内最近的基站实现通信。在这样的网络里，移动节点相当于移动终端，它不具备路由功能，而只有移动交换机负责路由和交换功能。这种类型网络的典型例子有蜂窝无线系统、办公室无线局域网等。 移动无线网络的第2种类型是一种无基础设施的移动网络，也就是无线Adhoc网(见图1)。它是一种自治的无线多跳网，整个网络没有固定的基础设施，也没有固定的路由器，所有节点都是移动的，并且都能以任意方式动态地保持与其它节点的联系。在这种环境中，由于终端的无线覆盖范围的有限性，两个无法直接进行通信的用户终端可以借助于其它节点进行分组转发。每一个节点都可以说是一个路由器，它们要能完成发现和维持到其它节点路由的功能。典型例子有交互式的讲演，可以共享信息的商业会议，战场上的信息中继，以及紧急通信需要。

无线自组网设计思路

无线自组网设计思路 1．无线自组网的协议栈描述 根据Ad hoc网络的特征，参考OSI（Open System Interconnect）的经典七层协议模型及TCP/IP的体系结构，一般将Ad hoc网络的协议栈划分为5层，即物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。各层的功能可描述如下： 1.1物理层 物理层的功能包括信道的区分和选择、无线信号的检测和调制/解调等。由于多径传播带来的多径衰落、码间干扰，以及无线传输的空间广播特性带来的节点间的相互干扰，使得Ad hoc网络传输链路的带宽容量很低。因此，物理层的设计目标是以相对低的能量消耗，获得较大的链路容量。为了实现这样的目标，需要采用先进的调制/解调、信道编码、多天线、自适应功率控制、干扰抵消以及速率控制等技术。 1.2数据链路层 MAC子层控制着移动节点对于共享无线信道的访问，它包括两方面功能，一是信道的划分，即如何把频谱划分为不同的信道；二是信道分配，即如何把信道分配给不同的节点。信道划分的方法包括频分、时分、码分或这些方法的组合。在Ad hoc网络中，为了克服无线网络中的隐藏终端和暴露终端的问题，通常采用的信道接入机制包括了随机竞争机制、轮询机制、动态调度机制等。 LLC子层负责向网络提供统一的服务，屏蔽底层不同的MAC方法。具体包括数据流的复用、数据帧的检测、分组的转发/确认、优先级排队、差错控制和流量控制等。 1.3网络层 网络层需要完成邻居发现、分组路由、拥塞控制和网络互连的功能。邻居发现主要用于收集网络拓扑信息。路由协议的作用是发现和维护去往目的节点的路由，将网络层分组从源节点发送到目的节点以实现节点之间的通信。路由协议包括单播路由和多播路由协议，此外还可以采用虚电路方式来支持实时分组的传输。

无线传感器网络课后习题答案解析

- 1-2.什么是无线传感器网络 无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络。目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息,并报告给用户。 1-4.图示说明无线传感器网络的系统架构。 1-5.传感器网络的终端探测结点由哪些部分组成这些组成模块的功能分别是什么 (1)传感模块（传感器、数模转换）、计算模块、通信模块、存储模块电源模块和嵌入式软件系统 (2)传感模块负责探测目标的物理特征和现象，计算模块负责处理数据和系统管理，存储模块负责存放程序和数据，通信模块负责网络管理信息和探测数据两种信息的发送和接收。另外，电源模块负责结点供电，结点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。 1-8.传感器网络的体系结构包括哪些部分各部分的功能分别是什么 ) (1)网络通信协议：类似于传统Internet网络中的TCP/IP协议体系。它由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。 (2)网络管理平台：主要是对传感器结点自身的管理和用户对传感器网络的管理。包括拓扑控制、服务质量管理、能量管理、安全管理、移动管理、网络管理等。 (3)应用支撑平台：建立在网络通信协议和网络管理技术的基础之上。包括一系列基于监测任务的应用层软件，通过应用服务接口和网络管理接口来为终端用户提供各种具体应用的支持。 1-9.传感器网络的结构有哪些类型分别说明各种网络结构的特征及优缺点。 （1）根据结点数目的多少，传感器网络的结构可以分为平面结构和分级结构。如果网络的规模较小，一般采用平面结构；如果网络规模很大，则必须采用分级网络结构。

（2）平面结构： > 特征：平面结构的网络比较简单，所有结点的地位平等，所以又可以称为对等式结构。 优点：源结点和目的结点之间一般存在多条路径，网络负荷由这些路径共同承担。一般情况下不存在瓶颈，网络比较健壮。 缺点：①影响网络数据的传输速率，甚至造成网络崩溃。②整个系统宏观上会损耗巨大能量。③可扩充性差，需要大量控制消息。 分级结构： 特征：传感器网络被划分为多个簇，每个簇由一个簇头和多个簇成员组成。这些簇头形成了高一级的网络。簇头结点负责簇间数据的转发，簇成员只负责数据的采集。 优点：①大大减少了网络中路由控制信息的数量，具有很好的可扩充性。②簇头可以随时选举产生，具有很强的抗毁性。 缺点：簇头的能量消耗较大，很难进人休眠状态。 1-13.讨论无线传感器网络在实际生活中有哪些潜在的应用。 (1)< (2)用在智能家具系统中，将传感器嵌入家具和家电中，使其与执行单元组成无线网络，与因特网连接在一起。 (3)用在智能医疗中，将传感器嵌入医疗设备中，使其能接入因特网，将患者数据传送至医生终端。 (4)用在只能交通中，运用无线传感器监测路面、车流等情况。 2-2.传感器由哪些部分组成各部分的功能是什么 2-5.集成传感器的特点是什么 体积小、重量轻、功能强、性能好。 2-7.传感器的一般特性包括哪些指标 ： 灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、重复性、漂移、精度、分辨（力）、迟滞。 2-15.如何进行传感器的正确选型 1.测量对象与环境：分析被测量的特点和传感器的使用条件选择何种原理的传感器。 2.灵敏度：选择较高信噪比的传感器，并选择适合的灵敏度方向。 3.频率响应特性:根据信号的特点选择相应的传感器响应频率，以及延时短的传感器。 4.线性范围：传感器种类确定后观察其量程是否满足要求，并且选择误差小的传感器。 5.稳定性：根据使用环境选择何时的传感器或采用适当的措施减小环境影响，尽量选择稳定性好的传感器。 6.精度：选择满足要求的，相对便宜的传感器。 : 2-17.简述磁阻传感器探测运动车辆的原理。 磁阻传感器在探测磁场的通知探测获得车轮速度、磁迹、车辆出现和运动方向等。使用磁性传感器探测方向、角度或电流值，可以间接测定这些数值。因为这些属性变量必须对相应的磁场产生变化，一旦磁传感器检测出场强变化，则采用一些信号处理办法，将传感器信号转换成需要的参数值。 3-2.无线网络通信系统为什么要进行调制和解调调制有哪些方法 （1）调制和解调技术是无线通信系统的关键技术之一。调制对通信系统的有效性和可靠性有很大的影响。采用什

【CN109996308A】一种基于能量优化的移动adhoc网络路由方法及装置【专利】

(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 201910161145.2 (22)申请日 2019.03.04 (71)申请人 西安电子科技大学 地址 710071 陕西省西安市太白南路2号 (72)发明人 相征　张阿鑫　任鹏　 (74)专利代理机构 西安嘉思特知识产权代理事 务所(普通合伙) 61230 代理人 张捷 (51)Int.Cl. H04W 40/10(2009.01) H04W 40/24(2009.01) H04W 84/18(2009.01) (54)发明名称一种基于能量优化的移动ad hoc网络路由方法及装置(57)摘要本发明公开了一种基于能量优化的移动ad hoc网络路由方法，包括：获取每个节点的能量水平E；根据所述节点的能量水平E得到路径均衡能量水平RELWT；选取所述路径均衡能量水平最小的路径作为最优路径传输数据。本发明基于经典的AODV协议，在关键点上使用本发明的算法和策略来进行路由发现和路由维护，在保留AODV协议的一些优良性能的同时，在路由跳数和能量优化之间做了一个折中，促进了网络能量的均衡使用，避免了某些节点能量过度使用而导致断链，降低了路由失效的次数，使得链路更趋稳定，同时，也避免了部分节点能量过早耗尽导致的整个网络瘫痪问题， 延长了网络的生存期。权利要求书2页 说明书6页 附图3页CN 109996308 A 2019.07.09 C N 109996308 A

1.一种基于能量优化的移动ad hoc网络路由方法，其特征在于，包括： 获取每个节点的能量水平E； 根据所述节点的能量水平E得到路径均衡能量水平RELWT； 选取所述路径均衡能量水平最小的路径作为最优路径传输数据。 2.根据权利要求1所述的一种基于能量优化的移动ad hoc网络路由方法，其特征在于，所述根据节点的能量水平E得到路径均衡能量水平RELWT包括： 根据节点的能量水平E得到链路能量水平EL； 根据所述链路能量水平EL得到链路均衡能量水平ELWT； 根据所述链路均衡能量水平ELWT得到路径均衡能量水平RELWT。 3.根据权利要求2所述的一种基于能量优化的移动ad hoc网络路由方法，其特征在于，所述节点的能量水平E为该节点此刻剩余的能量值。 4.根据权利要求2所述的一种基于能量优化的移动ad hoc网络路由方法，其特征在于，所述根据节点的能量水平E得到链路能量水平EL包括： 当判断链路的两个节点中没有中间节点时，则选择链路能量水平EL为阈值最大值；当判断链路的两个节点中有一个为中间节点时，则选择链路能量水平EL为该中间节点的能量水平； 当判断链路的两个节点均为中间节点时，则选择链路能量水平EL为两个中间节点的能量水平中较小值。 5.根据权利要求2所述的一种基于能量优化的移动ad hoc网络路由方法，其特征在于，所述根据链路能量水平EL得到链路均衡能量水平ELWT包括： 根据链路能量水平EL得到均衡函数F(EL)； 用所述均衡函数F(EL)的值表示链路均衡能量水平ELWT。 6.根据权利要求5所述的一种基于能量优化的移动ad hoc网络路由方法，其特征在于， 所述均衡函数F(EL)为： 其中，EL为链路能量水平。 7.根据权利要求2所述的一种基于能量优化的移动ad hoc网络路由方法，其特征在于，根据链路均衡能量水平ELWT得到路径均衡能量水平RELWT，包括： 根据所述链路均衡能量水平ELWT计算路径均衡能量水平RELWT。 8.根据权利要求7所述的一种基于能量优化的移动ad hoc网络路由方法，其特征在于， 所述路径均衡能量水平RELWT的计算公式为： 其中，m为该路径的跳数，ELWT max 为该路径中链路均衡能量水平的最大值，EL min 为该路径中链路能量水平的最小值。 9.一种基于能量优化的移动ad hoc网络路由装置，其特征在于，包括： 信息获取模块，用于获取每个节点的能量水平E； 权　利　要　求　书1/2页2CN 109996308 A