自组织网络课件

Adhoc网络Adhoc网络11、概念2、MAC层的协议，以及一些改进方法3、有向天线及其在Adhoc中的使用1、概念2定义：由一组带有无线通信收发设备的移动结点组成，多跳、临时与无中心的自治系统定义：由一组带有无线通信收发设备的移动结点组成，多跳、临时与3特征：1、分布式控制，没有网络基础设施（basestation）。2、多跳性。因为无线结点的发射功率有限，传输需要中间结点转发3、动态的拓扑结构。无线结点的移动性，决定了不断有新的结点的加入和旧的结点的离开，拓扑结构也在不断的变化特征：4优缺点：优点：可临时的组网，抗损害能力强，比传统的基于基础设施的网络有更大的优势。可应用于军事通信，灾难救助等缺点：a、转发需要其他的节点参与，干扰比较严重b、数据的多跳性存在安全问题c、缺乏对视频会议等的服务质量保证优缺点：5 Adhoc使用的是属于多跳共享的广播信道，因此会引来很多的问题，如隐终端和暴露终端的问题隐终端：在接收节点的通信范围内，在发送节点的通信范围以外的节点。暴露终端：在发送节点的通信范围内，在接收节点的通信范围外的节点 Adhoc使用的是属于多跳共享的广播信道，因此会引来6隐终端：暴露终端：

隐终端：7MAC协议的分类（1）按接入方式：随机接入，受控接入，混合接入（2）信道使用数量：单信道，双信道，多信道（3）使用天线类型：全向天线，有向天线MAC协议的分类8802.11MAC层的DCF协议帧交互顺序：RTS-CTS-DATA-ACK采用：载波监听，信道预约，帧确认的机制

802.11MAC层的DCF协议9问题如图C本来可以发送，被过度的保护了问题10C的发送，会影响B的接收，但是仍然可以发送自组织网络11改进方案CCR协议AVOS协议DACS协议等改进方案12其中，Pb是节点B接收到的帧的能量，Pa是节点A发送帧的能量，Ga，Gb分别是发送端天线和接收端天线的增益(Gain)，ha，hb分别是节点A和节点B的天线高度，dab是节点A和节点B间的距离。自组织网络13同理：对节点c假设各种物理参数一致，那么在节点B处的信噪比：自组织网络14所以：一般情况下，取SNR=10，根据以上公式，当接收端与发送端之间的距离在0到0.56Rt的时候，隐终端很少会出现，这就解决了隐终端的问题，这就是CCR协议选择的方案，但是暴露终端的问题并没有解决所以：15AVOS在将距离再次划分区域I：0.56Rt<d<Rt。在这个区域中，RTS/CTS这种握手机制并不有效，被称为UnderactiveRTS/CTS场景。区域II：0.36Rt<d<0.56Rt。在这个区域中，RTS/CTS能够有效的发挥作用，被称为ModerateRTS/CTS场景。区域III：0<d<0.36Rt。在这个区域中，RTS/CTS可以有效的发挥作用，但是在这个区域外的其他节点将变成暴露终端，这种场景被称为OveractiveRTS/CTS。AVOS在将距离再次划分16只要在以上的2和3区域区域发送数据，当受到RTS后直接发送CTS不用检测信道，这种可以解决暴露终端的问题，很难知道该节点处在哪个区域只要在以上的2和3区域区域发送数据，当受到RTS后直接发送C17造成隐终端和发送终端的根本原因是：1、潜在的发送端无法知道当前正在接受节点的位置2、正在接收消息的节点接收信息能量的大小

基于此，提出了IABT协议造成隐终端和发送终端的根本原因是：18IABT协议一个基于忙音的可感知干扰的MAC协议。忙音：一组有着特定单频的正弦信号。忙音计算公式是：其中fs是当前接收端发出的忙音的频率，f1，f2是忙音所占用频带的低端和高端频率，Pt是当前接收端能够容忍的噪声能量，Pmax是发送端的最大发送能量。

IABT协议19假设节点A正在向节点B发送帧，节点B是接收节点。节点C是一个潜在的发送端，C的发送不对B的接收产生干扰，则必须满足a、知道B处可以容忍的噪音b、节点C发送的信号传送到节点B处的能量大小：SNR必须满足：假设节点A正在向节点B发送帧，节点B是接收节点。节点C是一个20节点C可以通过下面的公式来获取节点B可以容忍的噪声的大小：当Pc的能量小于Pt‘的时候，就可以发送数据了自组织网络21有向天线能够在某个特定方向上接收和发送的电磁波工作状态有四种： o-o，o-d，d-o，d-d； d-d是距离最短的一种，一般使用d-o模式有向天线22使用有向天线的优点：1、扩大传输范围，减少了传输跳数，降低时延2、提高接收质量3、增加空间复用，提高系统容量使用有向天线的优点：23原有的隐终端问题：原有的隐终端问题：24原有的暴露终端的问题原有的暴露终端的问题25使用有向天线引入的隐终端问题“聋”问题：使用有向天线引入的隐终端问题26传统的DMAC大多采用DRTS/OCTS的握手机制来协商通信，接收端能通知的范围依然是o-o,存在过度保护，隐终端，还有聋问题，引入了FFT-DMAC协议传统的DMAC大多采用DRTS/OCTS的握手机制来协商通信27一个节点获取周围节点忙碌与否的方式1接收节点或发送节点连续发送自己的忙碌状态，当一个节点需要发送数据的时候，只需要监听信道是否忙碌，不需要一直监听2周围节点连续发送监听信号，当需要发送数据的时候，他们的发送根据监听到的控制信道来决定是否可以发送一个节点获取周围节点忙碌与否的方式28FFT-DMAC协议使用第一种方式获得节点的忙碌状态采用两对忙音来第一种：全向发送，进入聋状态，发送FFT1+，离开聋状态，发送FFT1-第二种：有向忙音，由接收端向发送端发送，发送端发送之前，发送FFT2+，完毕后发送FFT2-来通知这个方向的节点FFT-DMAC协议29谢谢自组织网络30Adhoc网络Adhoc网络311、概念2、MAC层的协议，以及一些改进方法3、有向天线及其在Adhoc中的使用1、概念32定义：由一组带有无线通信收发设备的移动结点组成，多跳、临时与无中心的自治系统定义：由一组带有无线通信收发设备的移动结点组成，多跳、临时与33特征：1、分布式控制，没有网络基础设施（basestation）。2、多跳性。因为无线结点的发射功率有限，传输需要中间结点转发3、动态的拓扑结构。无线结点的移动性，决定了不断有新的结点的加入和旧的结点的离开，拓扑结构也在不断的变化特征：34优缺点：优点：可临时的组网，抗损害能力强，比传统的基于基础设施的网络有更大的优势。可应用于军事通信，灾难救助等缺点：a、转发需要其他的节点参与，干扰比较严重b、数据的多跳性存在安全问题c、缺乏对视频会议等的服务质量保证优缺点：35 Adhoc使用的是属于多跳共享的广播信道，因此会引来很多的问题，如隐终端和暴露终端的问题隐终端：在接收节点的通信范围内，在发送节点的通信范围以外的节点。暴露终端：在发送节点的通信范围内，在接收节点的通信范围外的节点 Adhoc使用的是属于多跳共享的广播信道，因此会引来36隐终端：暴露终端：

隐终端：37MAC协议的分类（1）按接入方式：随机接入，受控接入，混合接入（2）信道使用数量：单信道，双信道，多信道（3）使用天线类型：全向天线，有向天线MAC协议的分类38802.11MAC层的DCF协议帧交互顺序：RTS-CTS-DATA-ACK采用：载波监听，信道预约，帧确认的机制

802.11MAC层的DCF协议39问题如图C本来可以发送，被过度的保护了问题40C的发送，会影响B的接收，但是仍然可以发送自组织网络41改进方案CCR协议AVOS协议DACS协议等改进方案42其中，Pb是节点B接收到的帧的能量，Pa是节点A发送帧的能量，Ga，Gb分别是发送端天线和接收端天线的增益(Gain)，ha，hb分别是节点A和节点B的天线高度，dab是节点A和节点B间的距离。自组织网络43同理：对节点c假设各种物理参数一致，那么在节点B处的信噪比：自组织网络44所以：一般情况下，取SNR=10，根据以上公式，当接收端与发送端之间的距离在0到0.56Rt的时候，隐终端很少会出现，这就解决了隐终端的问题，这就是CCR协议选择的方案，但是暴露终端的问题并没有解决所以：45AVOS在将距离再次划分区域I：0.56Rt<d<Rt。在这个区域中，RTS/CTS这种握手机制并不有效，被称为UnderactiveRTS/CTS场景。区域II：0.36Rt<d<0.56Rt。在这个区域中，RTS/CTS能够有效的发挥作用，被称为ModerateRTS/CTS场景。区域III：0<d<0.36Rt。在这个区域中，RTS/CTS可以有效的发挥作用，但是在这个区域外的其他节点将变成暴露终端，这种场景被称为OveractiveRTS/CTS。AVOS在将距离再次划分46只要在以上的2和3区域区域发送数据，当受到RTS后直接发送CTS不用检测信道，这种可以解决暴露终端的问题，很难知道该节点处在哪个区域只要在以上的2和3区域区域发送数据，当受到RTS后直接发送C47造成隐终端和发送终端的根本原因是：1、潜在的发送端无法知道当前正在接受节点的位置2、正在接收消息的节点接收信息能量的大小

基于此，提出了IABT协议造成隐终端和发送终端的根本原因是：48IABT协议一个基于忙音的可感知干扰的MAC协议。忙音：一组有着特定单频的正弦信号。忙音计算公式是：其中fs是当前接收端发出的忙音的频率，f1，f2是忙音所占用频带的低端和高端频率，Pt是当前接收端能够容忍的噪声能量，Pmax是发送端的最大发送能量。

IABT协议49假设节点A正在向节点B发送帧，节点B是接收节点。节点C是一个潜在的发送端，C的发送不对B的接收产生干扰，则必须满足a、知道B处可以容忍的噪音b、节点C发送的信号传送到节点B处的能量大小：SNR必须满足：假设节点A正在向节点B发送帧，节点B是接收节点。节点C是一个50节点C可以通过下面的公式来获取节点B可以容忍的噪声的大小：当Pc的能量小于Pt‘的时候，就可以发送数据了自组织网络51有向天线能够在某个特定方向上接收和发送的电磁波工作状态有四种： o-o，o-d，d-o，d-d； d-d是距离最短的一种，一般使用d-o模式有向天线52使用有向天线的优点：1、扩大传输范围，减少了传输跳数，降低时延2、提高接收质量3、增加空间复用，提高系统容量使用有向天线的优点：53原有的隐终端问题：原有的隐终端问题：54原有的暴露终端的问题原有的暴露终端的问题55使用有向天线引入的隐终端问题“聋”问题：使用有向天线引入的隐终端问题56传统的DMAC大多采用DRTS/OCTS的握手机制来协商通信，接收端能通知的范围依然是o-o,存在过度保护，隐终端，还有聋问题，引入了FFT-DMAC协议传统的DMAC大多采用DRTS/OCTS的握手机制来协商通信57一个节点获取周围节点忙碌与否的方式1接收节点或发送节点连续发送自己的忙碌状态，当一个节点需要发送数据的时候，只需要监听信道