【大学】信息通信网研讨-WMN

1WirelessMeshnetworks--信息通信网研讨编辑ppt2WirelessMeshNetwork（WMN）ＷＭＮ网络概述ＷＭＮ多样的路由ＷＭＮ的ＱＯＳ路由ＷＭＮ的多播路由ＷＭＮ的安全编辑ppt3ＷＭＮ概述拓扑结构编辑ppt4ＷＭＮ与其他一些网络的比较与Adhoc网络相比，同样是多跳网络，但是节点类型更丰富，有无线节点，移动节点还有固定节点，同时WMN还通常依赖于固定基础设施来提供高带宽高质量的通信。相比于Sensor网络，带宽更大了，节点移动性，主干固定节点的能量不再像sensor网络的节点一样受限，当然对于一些边缘节点，功率控制仍然是必需的。编辑ppt5ＷＭＮ多样的路由路由协议多样化的原因１．TheVarietyofdesignmethod

Gatherroutinginformation:(twoways)

Proactive:散布路由信息到其它节点，而不管该节点需不需要路由信息。DSR、AODV

Reactive:需要时候寻求路由信息。HSLS、OLSR

Twowaysforstorage

Linkstatedatabase:包含整个或局部的网络拓扑结构

Distancevector:向量指向其他的节点

Linkcost

Dijkstra’s

Bellman_Ford编辑ppt6２．ThelackofStandard３．TheVarietyofApplications

对各种不同的应用，如wirelessmeshgaming,buildingautomation,militarycommunication,有特殊的应用需求，需求反过来影响协议的设计。

编辑ppt7ＷＭＮ路由协议的设计使用什么样的performancemetrics。例如当节点移动性不高时可以考虑使用期望传输时间计算网络容量，而当节点移动性高时则可考虑最小化跳数。使用什么样的硬件技术。例如对固定的节点之间的通信可以考虑使用定向天线集中发射能量，当然这会由于改变拓扑结构导致其他一些问题。使用先应式还是反应式的路由方式。虽然理论上对于固定的无线主干网采用先应式更好，但实验表明为了能够有更好的通信效果，复合式的似乎更佳。选Link还是path最优。考虑到环境对路由协议的影响，选其中哪一个还依赖于具体情况。是否采用集成的路由移动管理。编辑ppt8多信道ＷＭＮ的ＱＯＳ路由多信道的wmn相比单信道wmn，网络吞吐量有显著的提高。

主要是由于多信道允许在临近区域可以同时传输多个信号而不发生冲突。

无论在单信道还是多信道的wmn中，QOS路由都是极具有挑战意义。

QOS路由意味着，对于任意一个QOS连接请求，必须在源端和目的端寻找到一条满足带宽要有的路径，如果找不到合适的路径，该请求就会被拒绝或者阻塞。

编辑ppt9多信道ＱＯＳ路由的一个方案信道分配采用静态分配方案在连接请求之前，分配好信道及其对应的NIC(NetworkInterfaceCards)，并长期保持该分配结果。只有在加入一些新节点或者已有的部分节点不使用之后才会调整分配方案。引入两个概念inter-flowcontention和intra-flowcontention。假设对于当前的一个QOS请求，有一个候选的路径P，inter-flowcontention是指一个正在使用的不在P上的路径和P的冲突；intra-flowcontention是指一个正在使用的在P上的路径和P之间的冲突。编辑ppt10模型和假设条件

C为不重叠的总信道频率，每个节点有Q个NIC，Q<=C，每个NIC对应一个信道，同一节点的不同NIC对应不同信道，所有的节点位置固定，发送功率固定相同，发送距离为r，给定冲突距离R>r。

为了防止节点自身冲突，一个NIC在同一时间只能发送或者接受信息。同一节点不同的NIC之间不受限制，同一节点的多个不同信道的NIC可以同时发送或者接收信息。编辑ppt11一些要点拓扑冲突控制算法冲突QOS路由算法最优的BAR算法(bandwidth-awarerouting)1从给定的拓扑结构G（V，Ea）中构造Ga’(Va’,Ea’)2使得Ga’满足5个约束条件

3if可以找到一个可行的解决方法 在Ga中输出新的请求的带宽分配，更新Ga中受到影响的链接的负载和可用带宽

Else

阻塞请求

Endif编辑ppt12Multicast路由多播是未来无线网络的关键技术。它提供了一组节点中的有效通信，并且它的良好设计有利于减少网络应用服务带宽。利用同一连接可以被多用户共享接收相同数据的特性，无线mesh网络可以只传输一次这样的数据以使网络通信容量大为增强。IP地址的自动配置将是无线mesh网络中实现无缝多播的关键技术。在没有连上因特网的mesh私有网络中，网内节点的IP配置并不要求他们属于同一逻辑IP子网。一旦连接到因特网，如果不想使用NAT映射的话，节点的IP配置必须是一个完备的拓扑结构并可被全局路由。编辑ppt13混合MANET中的大部分策略也可以在mesh网中使用。移动adhoc网络和因特网的集成上的一些工作已经有人问鼎。在广为人知的混合adhoc网络中，一个或多个节点被连接到因特网上，这些节点的行为和因特网网关类似，作为MANET中的其他节点连接到因特网的中介。和MANET网络不同的是，无线mesh网络遵从一个简单的操作原则，mesh网中的核心网络被认为是静态的。终端用户有足够的自由在任何时间更改自己的mesh网络接入点。编辑ppt14一种Multicast路由解决方案地址自动分配

在Wakikawa的方法中（R.Wakikawa,J.Malinen,C.Perkins,A.Nilsson,andA.Tuominen,“Internetconnectivityformobileadhocnetworks,”），他们建议使用基于网络前缀的无状态自动配置机制。Adhoc节点将接口标识和众多网络前缀中的一个连接起来，以产生一个惟一的IPv6地址。Wakikawa定义了两个网关发现机制：reactive和proactive。Reactive版本利用adhoc节点和网关之间的请求和广告信号。Proactive版基于网关向MANET节点发送的周期性的广告流。

编辑ppt15WMN中的多播因特网使用的IP多播协议并不能在adhoc网络中使用，因为它需要大量的头来持续反应网络拓扑结构的变化。即使是静态无线mesh网，这些协议也没有办法利用无线信道广播的特性（每一个子节点都会接收到）。专用路由机制已经被工程化以实现对adhoc网络中多播的有效支持。其中有一部分被定义为单播的扩展，大部分专门针对多播设计。编辑ppt16方案和技术细节定义在所有的方案中都必须达到的技术要求：全局可路由和地址唯一性；和因特网的互用性；

Adhoc边缘的有效多播路由；弹性；满足这些要求将意味着为了在一个确定网络中提供一个平滑的可互用的多播协议。

编辑ppt17一些要点：首先，无线节点的地址分配需要有一个正确的拓扑结构。为了解决这个问题，使用了前缀连续的机制。简而言之，前缀连续特征保证在节点N和网关G之间，存在一条路径，在这个路径上的所有节点都使用和节点N相同的前缀P和网关G。组成员资格信息一跳使用一个最大TTL

因此他们必须被保持以使得处于接入路由器多跳之外的标准主机可以参与多播会话。现有的域内和域间多播路由协议要求知道多播源的地址。编辑ppt18WMNsecurity相比传统的有线网络，无线网状网和ad-hoc虽然有很多优点，但是是以牺牲部分安全性能为代价的。总的说来，无线网状网比传统的网络更容易受到攻击。自组织，动态改变节点分布情况，以及无线信号传播范围有限性使得每个节点的状态对于整个网络的运行状况至关重要；分布式的网络结构使得认证，授权过程变得更为复杂。编辑ppt19安全机制安全控制需要有方法来检测并移除恶意节点。

认证当一个恶意节点被移出并孤立后，我们需要一个方法来防止这一节点利用新的身份来重新进入网络体系，这就是认证。一种方法是利用电波频率的“指纹”来识别无线发射装置，可以利用捕捉到的电波信号的能量大小。另一种方法是通过信任度估算(TrustedComputing)来阻止恶意节点再一次加入网络。编辑ppt20密码管理大多的密码管理系统依赖一个中心分布的结构，但中心结构不用于自组织以及能任意动态改变结构的网络。一些方法，如分界密码法（Thresholdcryptography）,适用于分布式结构。但还是有些攻击，如：Sibil攻击能击败这种算法。安全路由安全路由协议的目的就是保护路由消息，使其不受到恶意篡改，同时也防止有害的路由信息被投放到网络中。因此，路由消息的完整性和有效性是必须保证的。

编辑ppt21使网络更加安全的一些建议基于网络运行状态的无线安全监控通过一些指示Mesh网络是否在正常运转的仪器和机制还是要被引入网络以提醒运行商可能的潜在拒绝服务的攻击。

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