（通信与信息系统专业论文）无线自组网路由关键技术的研究.pdf

摘要 摘要 无线自组网是一种特殊结构的无线通信网络，其通信依靠节点之间的相互协作，以无线多跳方 式完成，因此网络不依赖于任何固定设施，具有自组织和自管理的特性。这种特殊的组网方式使 得无线自组网不仅适用于军用通信，也适用于环境监测、灾后现场临时通信等民用通信领域。然 而，动态的网络拓扑给无线白组网的路由设计提出了严峻的挑战。论文分别对与路由相关的无线 自组网路由协议、邻居管理和节能算法等问题展开深入分析和探讨，主要研究贡献归纳如一f ： 第二章在深入分析i e e e8 0 2 11 协议从单跳到多跳时遇到的问题的基础上，提出了一种容忍链 路丢失的基于优先级转发的路由协议p b f ( p r i o r i t y b a s e df o r w a r d i n g ) 。p b f 利用了概率路由的 思想，根据无线信号的实时传播情况与分组中预定的候选转发节点集，动态选择一f 一跳节点，减 轻了链路丢失对路由协议的影响。p b f 的主要特点之一是利用先验的参考路径，简化了候选转发节 点集的操作，因而具有良好的可扩展性。p b f 还提出了“路由救助”( r o u t es a l v a g e ) 的思路，即 在所有候选转发节点都没收到分组的时候，满足特定条件的第三方节点可以主动承担分组转发。 模拟实验表明，相比于其他常见的路由算法，p b f 能够产生较好的吞吐量与时延特性。 第三章介绍了自组网中的邻居模型，针对当前较为实用的单接口多信道自组网邻居管理展开 研究，首先在建立数学模型的基础上提出了适用于网络初始化阶段的基于公共信道模型的随机邻 居发现协议r n d ( r a n d o mn e i g h b o rd i s c o v e r y ) 及其两个扩展算法：d p f ( d i s c o v e r y p r o b a b i l i t yf i r s t ) 与w t f ( w o r k i n gt i m ef i r s t ) 。类似于b i r t h d a y 协议对单信道邻居发现的建 模，r n d 及其扩展算法对基于时隙的多信道网络设置发送与接收概率，使得邻居可以在较小的时 间与操作开销下有效发现。模拟实验结果与两个扩展算法的理论数值解基本吻合。第三章还针对 通用的多信道网络模型，提出一种基于多重公告的邻居管理机制m a n m ( m u l t i p l e a n n o u n c e m e n tn e i g h b o rm a n a g e m e n t ) 。m a n m 机制通过周期遍历所有信道，并在每个信道中 发送公告消息，实现不同信道的邻居节点间的相互发现、删除等管理和维护操作。m a n m 首次提 出了跨信道的邻居管理概念，并定义其具体的操作规范。理论分析和模拟实验都验证了m a n m 简 单高效的管理方式使其在不影响自组网业务的前提下，实现了尽可能完全的邻居管理。 第四章在研究现有的基于节点休眠的节能算法基础上，揭示了现有休眠算法对网络中的路由 考虑不足的问题，并提出一种联合考虑路由转发与拓扑管理的节能算法j r t ( j o i n tr o u t i n ga n d t o p o l o g ym a n a g e m e n t ) 。该算法通过将按需路由协议的路由操作与休眠调度联合考虑，增加了? 仃 点对网络业务的预知。为了克服节点休眠可能造成的网络分割，j r t 还包括一种保守的局部分割避 免算法。j r t 协议以休眠节能为动机，在路由转发和拓扑管理两个因素的共同制约下实施休眠调 度。理论分析和模拟实验的结果表明j r t 使得网络在不降低服务能力的情况下，产生较好的节能效 率。 随着自组网规模的扩大，使用枯燥繁琐的i p 地址标识节点不利于开展上层应用，同时，随着 无线自组网在与因特网的交互，节点有必要理解i n t e r n e t 中的普遍存在的域名概念。虽然d n s 在 固定网络中是路由之上的协议，但是其在按需自组网中的工作模式与路由协议相当类似。基于这 个现象的发现和分析，本论文第五章中提出了一种支持域名解析功能的按需路由协议r x d n ( r o u t i n ge x t e n s i o nb yd o m a i nn a m e ) 。r x d n 将路由发现过程扩展了域名解析的功能，与直接 中国科学技术人学博i ：论义 应用d n s 解析方案相比，r x d n 简化的状态处理和高效的双向缓存，可以显蒋降低冗余的路由负 载，缩短端到端传输时延，对丁以a o d v 为代表的各种按需路由协议都能适用。 论文第六章是全文的总结，并讨论了对未来后续t 作的展望。 a b s t r a c t a b s t r a c t aw i r e l e s sa dh o cn e t w o r ki sas p e c i a ls t r u c t u r eo ft h ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n sn e t w o r k ，i nw h i c ht h e c o m m u n i c a t i o n sb e t w e e nt h en o d e sr e l yo nm u t u a lc o l l a b o r a t i o ni nw i r e l e s s m u l t i h o pm a n n e r , a n d t h e r e f o r et h en e t w o r ki ss e l f o r g a n i z e da n ds e l f - m a n a g e dw i t h o u ta n yi n f r a s t r u c t u r e t h es p e c i a lt y p eo f n e t w o r k i n gm a k e sw i r e l e s sa dh o cn e t w o r k sn o to n l ya p p l i c a b l et om i l i t a r yc o m m u n i c a t i o n s ，b u ta l s ou s e f u l f o ra r e a sl i k ee n v i r o n m e n tm o n i t o r i n g ，d i s a s t e rr e s c u ea n de t c h o w e v e r ，t h ed y n a m i cn e t w o r kt o p o l o g y p o s e ss e v e r ec h a l l e n g e st ot h ed e s i g no fr o u t i n gp r o t o c o l s f o c u s e do nt h ea dh o cr o u t i n g ，t h i sp a p e r d i s c u s s e da n da n a l y z e dt h ep r o b l e m so fr o u t i n gp r o t o c o l ，n e i g h b o rm a n a g e m e n ta sw e l la se n e r g y e f f i c i e n t a l g o r i t h ma n do t h e rr e l a t e da r e a s t h em a j o rc o n t r i b u t i o n so ft h i st h e s i sa r el i s t e da sf o l l o w s ： c h a p t e ri ip r e s e n t e dt h ei n d e p t ha n a l y s i so fl e e e8 0 2 1lf r o ms i n g l e h o pt om u l t i h o p ，t h e np r o p o s e d al i n k l o s s t o l e r a n tp r i o r i t y b a s e df o r w a r d i n g ( p b f ) e x p l o i t i n gt h ei d e ao fo p p o r t u n i s t i cr o u t i n g ，p b f s e l e c t st h en e x th o po n - t h e f l yb a s e d0 nb o t ht h er e a l t i m ep r o p a g a t i o ni n s t a n c ea n dap r e d e f i n e dl i s to f c a n d i d a t ef o r w a r d e r s ，t h e r e b yr e d u c i n gt h ei n f l u e n c eo fl i n kl o s so nt h er o u t i n gp r o t o c o l s o n eo ft h em a i n f e a t u r e so fp b fi st os i m p l i f yt h ep r o c e s so ft h el i s to fc a n d i d a t ef o r w a r d e r sb yu t i l i z i n go fr e f e r e n c ep a t h g e n e r a t e dp r e v i o u s l yb yr o u t i n gp r o t o c o l s ，a n dt h e r e f o r ep b fe x h i b i t sm o r es c a l a b i l i t y r o u t es a l v a g ei st h e o t h e rm e t h o do fp b f p b fa l l o w ss o m et h i r d p a r t yn o d ew h i c hm e e t st h en e e do fs e v e r a ld e m a n d st a k et h e r e s p o n s i b i l i t yo fc u r r e n tp a c k e tf o r w a r d i n gw h i l et h ep a c k e ti sn o tr e c e i v e db ya l lt h ec a n d i d a t e s s i m u l a t i o n r e s u l t ss h o w e dt h a tp b fp r o d u c e db e t t e rt h r o u g h p u ta n dd e l a yt h a no t h e rc o m m o nr o u t i n gp r o t o c o l s c h a p t e ri i ii n t r o d u c e dt h en e i g h b o rm o d e lo f a dh o cn e t w o r k s ，t a r g e t e df o rt h en e i g h b o rd i s c o v e r yi n t h eg e n e r a ls i n g l e r a d i om u l t i c h a n n e la dh o cn e t w o r k s b a s e do nt h em a t h e m a t i c sm o d e l ，t h i sc h a p t e r p r o p o s e dar a n d o mn e i g h b o rd i s c o v e r y ( r n d ) p r o t o c o lw h i c hi sa d a p t i v et ot h ec o m m o nc h a n n e lm o d e l ， a n dt w oe x t e n d e da l g o r i t h m s ：d p f ( d i s c o v e r yp r o b a b i l i t yf i r s t ) a n dw t f ( w o r k i n gt i m ef i r s t ) b e i n g s i m i l a rt ot h em o d e lo fb i r t h d a yp r o t o c o l si ns i n g l e c h a n n e le n v i r o n m e n t , r n da n di t st w o e x t e n d e d a l g o r i t h m s ，c o n f i g u r et h et r a n s m i t t i n ga n dl i s t e n i n gp r o b a b i l i t ys u c ht h a tn e i g h b o rd i s c o v e r yc a nb e p e r f o r m e da tt h el o wc o s to ft i m ea n do p e r a t i o n s i m u l a t i o nr e s u l t sw e r ec o n s i s t e n t e dw i t ht h et h e o r e t i c a l c a l c u l a t i o n c o n s i d e r i n gt h en e i g h b o rm a n a g e m e n ti ng e n e r a ln e t w o r km o d e l ，w ea l s op r o p o s e dam u l t i p l e a n n o u n c e m e n tn e i g h b o rm a n a g e m e n t ( m a n m ) m e t h o d w i t hm a n m ，e a c hn o d eg e n e r a t e sm u l t i p l e a n n o u n c e m e n t si n c l u d i n gi t s n e i g h b o ra n dc h a n n e li n f o r m a t i o n ， a n d p e r i o d i c a l l y b r o a d c a s t e se a c h a n n o u n c e m e n ti n c o r r e s p o n d i n g c h a n n e ls u c ht h a ta l lt h en e i g h b o r so na l lc h a n n e l sc a nc o l l e c tt h e n e i g h b o r h o o di n f o r m a t i o n a n a l y s i sa n ds i m u l a t i o nr e s u l t si n d i c a t e dt h a tm a n m i sap r o m i s i n gm e t h o df o r d i s c o v e r i n gm u l t i c h a n n e ln e i g h b o r sa sw e l la sa ne x t e n s i b l ep l a t f o r mw h i c hp r o v i d e db a s i cs u p p o r tf o r v a r i o u ss e r v i c e si nm u l t i c h a n n e la dh o cn e t w o r k s i nc h a p t e ri vt h es t u d yo f e x i s t i n ge n e r g y e f f i c i e n ta l g o r i t h m sb a s e do nt h en o d es l e e pr e v e a l e dt h e s h o r t a g ec o n s i d e r a t i o no nr o u t i n ga l g o r i t h m sf o rn e t w o r k ，a n dp r o p o s e dj r t ( j o i n tr o u t i n ga n dt o p o l o g y m a n a g e m e n t ) j i hp r o m o t e dt h ep r e d i c t i o no ft r a f f i cb yc o n b i n et h eo n d e m a n dr o u t i n gp r o t o c o lw i t hn o d e s l e e p ac o n s e r v a t i v el o c a l p a r t i t i o n a v o i d i n gm e t h o dw a si n t r o d u c e di nj r ti no r d e rt ok e e pt h eg l o b a l c o n n e c t i v i t yo fa dh o cn e t w o r k s m o t i v a t e db ye n e r g y e f f i e n c y ，j r ts c h e d u l e dn o d es t a t e su n d e rt h e c o n d i t i o no f r o u t i n ga n dt o p o l o g ym a n a g e m e n t t h e o r e t i c a la n a l y s i sa n ds i m u l a t i o nr e s u l t ss h o w e dt h a tj r t e n h a n c e dt h ee f f i e n c yo fe n e r g y s a v i n gw i t h o u td e g r a d i n gt h ec a p a b i l i t yo fn e t w o r ks e r v i c e s d o m a i nn a m es y s t e mf r o mt r a d i t i o n a li n t e r n e tc a nn o tw o r kw e l li nm o b i l ea dh o cn e t w o r kd u et o i t sl a c ko ff i x e di n f r a s t r u c t u r e t h i sp r o b l e mb e c o m e sm o r es e r i o u sw i t ht h ei n t e g r a t i o no fa dh o cn e t w o r k s a n di n t e m e t c h a p t e rvf o c u s e dt h eo n d e m a n dm o b i l ea dh o cn e t w o r ka st h er e s e a r c ho b j e c ta n d i i i 中固科学技术人学博! + 1 论义 p r o p o s e da no n - d e m a n dr o u t i n gp r o t o c o li n c l u d i n gd o m a i nn a m er e s o l u t i o n - - r x d n ( r o u t i n ge x t e n s i o n b yd o m a i nn a m e ) w i t hr x d n ，r o u t i n gd i s c o v e r yp a c k e t sp i g g y b a c k sd o m a i nn a m er e s o l u t i o nm e s s a g e s t h ea d d i t i o n a lo v e r h e a dd u et od o m a i nn a m es y s t e mi sr e d u c e di nt h a tr x d nt a k e sa d v a n t a g eo f c a c h e m e c h a n i s me f f i c i e n t l y n e t w o r ks i m u l a t i o ns h o w e dt h a tr x d no u t p e r f o r m e dt h ec u r r e n ts c h e m ew i t h b e a e re n d t o e n dd e l a ya n dl e s sr o u t i n gl o a d c h a p t e rv ic o n c l u d e dt h ew h o l et h e s i sa n dd i s c u s s e dt h ef u r t h e rw o r k i v 图表索弓 图表索引 表1 1i e e e8 0 2 1 1 a b g 物理层协议比较一7 表1 2c i s c oi e e e8 0 2 1 l a b g 网 的电流强度1 7 表2 1n s 2 无线模型参数2 9 表2 2 模拟实验的基本参数4 0 表3 1 模拟环境参数6 7 表4 1 模拟实验的基本参数8l 表5 1 扩展消息功能9 3 表5 2 模拟实验参数9 5 图1 一l 一个无线自组网的例子1 图1 - 2 无线自组网在4 g 网络体系中5 图l 一3 无线自组网的通用协议栈结构。：一6 图l _ 4 “隐藏节点”问题图l 一5 四次握手m a c 机制9 图l 巧d s r 路由发现过程12 图l _ 7a o d v 路由发现过程13 图l 一8 按需路由协议的比较一1 5 图l _ 9 对数正态分布时的接收概率1 7 图2 一ld c f 中发送数据i 陕时的影响范围j 2 2 图2 - 2 链式网络的多跳路由2 3 图2 - 3 实际测量的信道状况随距离的变化2 6 图2 - 4e x o r 的基本思想2 7 图2 _ 5 单跳的链路重传率与分组投递率3 0 图2 - 6 业务延迟随距离的变化3 0 图2 - 7 多跳环境下链路重传率与分组投递率随距离的变化3 2 图2 _ 8 多跳环境下链路重传率与分组投递率随业务负载的变化3 2 图2 - 9 实验系统的布局3 3 图2 1 0t c p 业务的多跳带宽3 3 图2 1 lu d p 业务的多跳带宽3 3 图2 _ 12p b f 对r r e q 的处理流科3 5 图2 13p b f 对r r e p 的处理流程：3 6 图2 _ 1 48 0 2 1lm a c 帧格式3 7 l x 中国科学技术人学博= ：论文 图2 15 数据帧的处理顺序3 8 图2 16p b ft 作过科示例3 9 图2 1 7 分组投递率随暂留时间的变化4 l 图2 一1 8 分组投递数目随暂留时间的变化4 l 图2 1 9 业务延迟随暂留时间的变化一4 2 图2 - 2 0 分组投递数目随移动速率的变化4 2 图3 一l 邻居管理、路由协议与拓扑管理在网络协议栈中的何置4 5 图3 - 2 发现概率与单次发现概率的变化5 1 图3 - 3 节点在各个时隙的状态分布举例5 2 图3 - 4d p f 算法。5 4 图3 5w t f 算法5 4 图3 _ 6 固定监听比例的邻居发现概率5 6 图3 - 7 固定发送比例的邻居发现概率5 7 图3 - 8 监听时隙数目为1 1 0 的邻居发现概率5 8 图3 _ 9 不同p 刑要求时的最小公共信道占1 = j 比例5 8 图3 1 0 、f 算法的发现概率5 9 图3 1 1w t f 算法的最大发现概率随公共信道占用比例的变化6 0 图3 1 2i e e e8 0 2 1 1 主动信道扫描6 1 图3 13m a n m 节点状态时序图6 3 图3 1 4m a n m 公告消息格式6 3 图3 一1 5 不同工作信道的两个节点的发现过程示例图6 4 图3 1 6 两个节点的公告时刻示意图6 5 图3 一1 7 公告时间区域交叠的例子6 6 图3 1 8 第一个周期内邻居发现概率6 8 图3 一1 9 累计发现比例随着时间的变化6 8 图3 - 2 0 不同t s 时的平均邻居发现时间一6 9 图3 - 2 l 不同负载下的分组投递率6 9 图4 一lg a f 的虚拟网格7 2 图抛g a f 操作的状态转移图7 3 图4 - 3 节点休眠对路由的影响7 4 图4 - 4j r t 与标准网络协议栈的关系7 5 图4 _ 5 局部分割检测7 7 图4 - 6 局部分割的检测算法7 7 x 图表索0 图4 - 7 节点状态改变示意图幽仁8 h 点的状态转移7 8 图无业务时的剩余能量比率8 2 图4 _ 1 0 不同业务负载下的分组投递率8 2 图4 _ l l 不同业务负载下的分组投递数目8 3 图4 _ 1 2 不同业务负载一卜的业务延迟8 3 图4 - 1 3 不同业务负载下的节点剩余能量比率8 3 图4 一1 4 不同业务负载下的存活：肖点数目8 4 图4 1 5 随时间变化的剩余能量8 5 图4 一1 6 随时间变化的节点数目8 5 图4 - 1 7 分组投递率和分组投递数目随节点数目的变化8 6 图4 1 8 平均能耗速率随着节点数目的变化8 6 图4 一1 9 随暂留时间变化的分组投递率8 7 图4 - 2 0 不同暂留时间下的分组投递数目8 7 图4 - 2 1 不同暂留时间i 卜的业务延迟8 8 图化2 不同暂留时间下的剩余能量比率8 8 图4 _ 2 3 不同暂留时间下的存活：肖点数目8 9 图5 一l 扩展消息格式9 2 图5 _ 2 节点对r r e q 消息的处理流程 图5 3 节点对r r e p 消息的处理流程9 4 图5 _ 4 直接解析的节点状态转移图 图5 5r x d n 中节点状态转移图9 5 图5 - 6 路由负载比较图5 7 平均端到端时延比较9 6 图5 8 路由负载比较图5 9 平均端到端时延比较9 7 x i 第l 章绪论 第1 章绪论 无线自组网是目前移动通信领域研究的热点之一。路由是无线白组网的重要研究内容，与网络 性能密切相关。本章首先概述了无线白组网的发展、特性、主要应用前景和技术现状，详细介绍 了路由协议以及相关的问题，此后给出了论文的研究背景利意义，最后简要预览本文的研究内容 和成果。 1 1 无线自组网概述 1 1 1 无线自组网简介与发展 信息技术的不断前进，深刻地影响着人们的工作和生活方式。在2 0 世纪7 0 年代，微电子技术 和无线通信理论的飞速突破，刺激了移动通信系统的发展。与此同时，人们对移动状态下的通信 要求与日俱增，在这种情况下基于蜂窝的移动通信应运而生。短短十儿年时间，它就完成了从第1 代到第2 代和第2 5 代的跨越，并即将迈入第3 代系统。 另一方面，随着2 0 世纪9 0 年代互联网的蓬勃兴起，日豁普及的移动设备接入i n t e r n e t 逐渐成 为趋势。无线个域网v g p a n ( i e e e8 0 2 1 5 系列) 、无线局域网w l a n ( i e e e8 0 2 1 l 和欧洲电信 标准化组织的h i p e r l a n ) 、无线城域网w m a n ( i e e e8 0 2 1 6 ) 、无线厂域网w w a n ( i e e e 8 0 2 2 0 ) 和家庭无线网( h o m e r f ) 等移动通信新技术纷纷涌现。这些新技术很好地支持i p 协议， 既拓广了移动系统的覆盖领域，也丰富了i n t e r n e t 上的与移动相关的各种应用。 传统的移动无线通信网络通常是指蜂窝移动通信网络( 例如通川分组无线业务g p r s 等) 和无 线局域网( w l a n 、w m a n 等) 等接入网络。蜂窝移动通信网络中，移动终端基于同定的基站实 现接入；而无线局域网中移动终端则主要通过接入点( a p ：a c c e s sp o i n t ) 接入同定网络。这两者 都是基于中心控制的架构，实际上其无线链路只有一跳( 无线单跳) 。它们都具有网络基础设 施，采取集中控制。例如蜂窝移动通信系统依赖于基站和移动交换中心等同定设施的支持，无线 局域网一般也工作在a p 的环境中。然而对丁一些特殊的应用场景，依赖基础设施的移动通信技术 无法胜任。例如，在战场上指挥快速展开的部队，在发生地震、洪涝灾害后及时组织营救，在偏 远地区、太空环境中科考与作业等。这些应用场景中，往往缺乏预先部署的基础设施，或者难以 快速部署，因此迫切呼唤新的移动通信技术，以支持动态、快速的自动绸网。在这种背景下，无 线自组网( w i r e l e s sa dh o cn e t w o r k s ) 技术应运而生，得到空前的关注和研究，并迅速发展成为 移动通信领域的一个重要分支。 图1 1 一个无线自组网的例子 中国科学技术大学博j i ：论文 无线自组网( 简称为自组网) 是一种特殊的无线移动通信网络，其中每个节点的地位平等， 无需设置任何中心控制悔点。图1 1 就是一个典型的无线白组网示例。在任意时刻，无线白组网中 的移动节点都可以通过无线信道的连接形成一个灵活的拓扑结构，网络的拓扑结构随着仃点的移 动而动态变化。网络中的节点兼具主机和路由器两个角色：作为主机，肖点需要提供面向用户的 服务；作为路由器，节点需要运行相应的路由协议，根据路由策略参与分组转发和路由维护。当 有通信需求的源节点雨1 目的：i ，点不在相互的无线传输范同之内时，它们之间通过其他= 停点运行的 路由协议，以无线多跳的方式实现数据转发。冈此无线臼组网能够将原本孤立的众多无线：常点， 临时组成一个可以相互帮助的群体。这个特点使其在没有网络基础设施的情况卜提供了一种新的 通信支撑环境，拓宽了移动通信网络的应用范同。 无线自组网英文名称中的“a dh o c ”一词来源于拉丁语，其对应的意思是“特别的，临时 的”。而“a dh o c 网络”则对应着无线网络的一种特定组成结构，强调多跳、自组识、无中心的 概念。无线自组网的起源可以追溯到1 9 6 8 年，当时为了能够和夏威夷群岛的教育机构交换数据， 美国建立了一种使用无线电广播技术的分组交换计算机网( a l o h a 网络) ，虽然只是一种单跳的 网络协议，a l o h a 网络为日后无线自组网的发展奠定了基础。受此启发，在1 9 7 2 年美国国防部 高级研究规划署( d a r p a ) 资助了一项特别的研究一一分组无线网( p r n e t ：p a c k e tr a d i o n e t w o r k ) 【l 】，其旨在满足战场环境卜灵活通信的军事需求。p r n e t 由一系列移动：竹点组成，将集 中控制最小化，结合了a l o h a 和c s m a ( c a r r i e rs e n s em u l t i p l ea c c e s s ) 信道接入协议的特点，是 第一个真正意义的无线白组网。通过引入这种多跳的存储转发路由机制，以往无线覆盖范同受限 的情况得到明显改善，而且火面积区域内多个川户的通信需求也获得满足。d a r p a 于1 9 8 3 年继 续开展了高残存性自适应网络项目( s u r a n ：s u r v i v a b l er a d i on e t w o r k s ) 。s u r a n 采用更加先 进的无线电通信技术和微处理器技术，对无线通信设备作了极大的改进，使其体积减小、价格低 廉且耗电低。同时，s u r a n 采用基 = = 链路状态的分层( h i e r a r c h i c a l ) 路由协议，提供更为成熟的 分组无线协议，具有良好的可扩展性，能够支持数万个：订点【1 。继续s u r a n 的研究成果，1 9 8 7 年出现了低开销分组无线技术( l p r ：l o w c o s tp a c k e tr a d i o ) 2 】，它基于i n t e l8 0 8 6 微处理器，是 采用直序扩频通信的分组交换系统。 为了满足国防上对快速展开与可靠信息系统的需求，d a r p a 于1 9 9 4 年义启动了全球移动 ( g l o m o ：g l o b a lm o b i l e ) 信息系统计划 3 ，意图在任何时间，任何地点，通过无线没备提供以太 网级别的媒体接入能力。其中一个示例系统是由加州人学s a n t ac r u z 分校( u c s c ) 部署的无线冈 特网网关( w i n g s ：w i r e l e s si n t e m e tg a t e w a y s ) ，它采用的是平坦的对等网络结构。另一个成功 的典范是来自g t ei n t e m e t w o r k i n g ( 现更名为g e n u i t y ) 公司的多媒体移动无线网( m m w n ： m u l t i m e d i a m o b i l ew i r e l e s s n e t w o r k ) ，它基丁簇( c l u s t e r ) 的层次化模型进行组网。 近年来，无线白组网在军事领域逐渐走向实用。美国军方丁1 9 9 7 年实施的战术互联网( t i ： t a c t i c a li n t e r n e t ) 是目前最人规模的多跳分组无线网1ot i 采川直序扩频利时分多路复用技术，支 持数万比特率的传输速度利经修改的i p 协议。e l ba c t d ( e x t e n d i n gt h el i t t o r a lb a t t l e s p a c e a d v a n c e dc o n c e p tt e c h n o l o g yd e m o n s t r a t i o n ) 是美国军方1 9 9 9 年建立的另一个移动自组网，通过 无线信号中转使得深海中的舰艇与陆地海军保持通信，该系统为海军陆战队演示了新的作战理 念。系统中大约有2 4 个：肖点配备了朗讯w a v e l a n 无线网一i t - i n 战术无线电台v r c 9 9 a ，用以建立 到达主干网络的连接。 2 第1 章绪论 尽管早期的无线自组网发展主要由军事需求所推动，其在民刚领域的应用至今也已经得到长 足发展。到2 0 世纪9 0 年代，基于射频和红外的各种无线通信设备的出现，笔记本电脑的流行，使 得无线自组网在民用通信领域产生了巨大的应用空间。成立于1 9 9 1 年的i e e e8 0 2 1 l 标准委员会 采用了“a dh o c ”一词来描述这种特殊的对等多跳移动通信方式，a dh o cn e t w o r k s 的概念从此诞 生。此后无线臼组网逐渐产生了商用概念，随着各种1 卜军事应用领域的发现，无线白组网进入了 一个新的快速研究发展阶段。 当前，无线自组网受到普遍的关注。一些国际标准化组织基于对无线组网技术的研究，形成 了一系列关于物理层、数据链路层和网络层的标准及草案。例如前面提到的i e e e8 0 2 1 l 等系列标 准【4 】、h i p e r l a n 标准【5 】、b l u e t o o t h 6 矛l lu w b 7 等，而且这些标准都支持以a dh o c 模式组建无 线自组网。互联网：r ：程任务组( i e t f ：t h ei n t e m e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ) 将无线白组网称为 m a n e t ( m o b i l ea d h o cn e t w o r k s ) ，并成立了专门的：i ：作组，规范其路由协议，至今已提出了无 线自组网的若干路由标准及草案 8 】，这些标准和草案正在进一步发展和完善。除了标准化机构， 国内外众多高校与研究机构也纷纷展开了对无线自组网的广泛研究，短短儿年间，无线白组网已 经成为学术界的热点。 1 1 2 无线自组网的特性 与其它传统通信网络相比，无线自组网具有以f 显著特点【9 】： 1 ) 无集中控制 无线白组网采刚无中心架构，网络中没有绝对的控制中心。所有：仃点地位平等，都兼有 路由器和主机的功能，通过分布式的网络协议协同完成特定的任务。这种分布式的结构使得 网络不过分依赖于少数重要节点，增强了网络健壮性。 2 ) 自组织性 由于网络不依赖于任何预设的网络设