无线多跳网络-WMN-由磊

无线多跳网络介绍由磊天津大学电子信息工程学院2010-3-26IntroductiontoWirelessMulti-hopNetworksyoulei@主要内容研究方向和总结无线多跳网络的应用无线多跳网络设计的关键技术无线多跳网络体系结构

无线多跳网络的概述主要内容研究方向和总结无线多跳网络设计的应用无线多跳网络设计的关键技术无线多跳网络体系结构

无线多跳网络的概述4无线多跳网络的概念无线单跳网络VS.无线多跳网络无线单跳网络中所有源节点的数据报文只能发送给在其通信范围内的一个集中式节点（如基站），由该节点通过有线方式转发到目的节点。（如蜂窝网络，WiFi无线局域网络）无线多跳网络中源节点的数据报文通过多个相继的无线链路，以无线多跳的方式发送到目的节点。无线多跳网络的优势和特点（1）为什么要用无线多跳网络？功率一定，提高传输速率传输速率一定，节省功率简单举例无线多跳网络的优势和特点（2）即时通信容易部署节省能量或带宽资源自组织能力容错性强，具有自愈能力组网成本低无线多跳网络常见类型移动adhoc网络无线mesh网络无线传感器网络无线中继网络1.移动adhoc网络由一组带有无线通信收发装置的移动终端节点组成网络中每个移动终端自由移动网络中所有移动终端地位相等可以在任何时候、任何地点快速构建不需要现有信息基础网络设施的支持是一个多跳、临时、无中心网络应用特殊环境（空旷）临时会议/紧急情况科学考察/探险/军事战场接入网络服务商比需的时间和成本现有服务和架构的性能或者能力用户可远离网络基础设施而保持与网络的连接2.无线mesh网络由mesh路由器和mesh客户端组成mesh路由器：相对静态部署、组成无线多跳骨干网络无线多跳骨干网络与外部网络（Internet）通过网关相连。mesh客户端：与相邻的mesh路由器进行无线通信以无线多跳方式扩展传统无线移动通信网络覆盖范围、同时可以提高无线系统的带宽容量以及通信可靠性应用：宽带家庭网络互连社区网络互连企业网络互连城域网络互连3无线传感器网络各个无线节点静态地随机分布在某一个区域。传感器负责收集区域内的声音、电磁或地震信号等多种信号，将它们发送到网关节点。网关具有更大的处理能力，能进一步处理信息；并有更大的发送范围，可将信息送往某个大型网络使远程用户检测到该信息。Sensor数量多、分布稠密、网络拓扑经常变化、能量、计算能力和存储空间有限应用：军事环境观测和预报系统医疗护理智能家居建筑物状态监控4无线中继网络基于中继的无线网络是由多个与特定基站关联的低成本无线中继组成，一般小规模较少。为了便于控制和降低传输时延，基站与其控制范围内的中继采用树形路由，中继到基站最大跳数一般限制在2-3跳。部署中继有两个作用：增加基站的覆盖范围和提高基站所辖小区的接入容量。应用：未来移动通信网络性能增强无线多跳网络的历史发展（1）移动Adhoc网络是其他多跳的基础。20世纪70年代，美国国防部高级研究计划局(DARPA)启动了“战场环境中的无线分组数据网”项目，研究在战场环境下利用分组无线网进行数据通信。1983年和1994年，DARPA又分别于启动了抗干扰自适应网络SURAN(SurvivableAdaptiveNetwork)和全球移动信息系统GloMo(GlobleMobileInformationSystems)项目，对能够满足军事应用需要的移动通信系统进行更深入的研究。后来，IEEE802.11标准委员会采用了“Adhoc网络”一词来描述这种特殊的自组织无中心多跳无线网络结构，Adhoc网络由此诞生。无线mesh网络由adhoc网络发展而来本世纪初期被提出，是军用转民用的典型技术主要用于宽带无线局域网或城域网的扩展覆盖、灵活低成本组网和维护等。无线多跳网络的历史发展（2）无线传感器网络由美国DARPA资助的项目（如分布式传感器）发展而来随着无线通信的发展，在上世纪90年代末被提出本世纪前十年出现了一系列的丰富的研究成果是物联网的基础技术之一美国商业周刊和MIT技术评论在预测未来技术发展报告中将无线传感器网络列为21世纪最有影响的21项技术和改变世界的10大技术之一。传感器网络被列为未来3大高科技产业一。美国的《技术评论》将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术《商业周刊》预测的未来4大新技术中，无线传感器网络也列入其中等无线多跳网络的历史发展（3）标准化工作：Adhoc:IEEE802.11,IETFMANETMesh:IEEE802.11s,802.16-2004Sensor:IEEE802.15.4、ZigBee、IETF6LoW-PAN中继：IEEE802.16e-2005主要内容研究方向和总结无线多跳网络设计的应用无线多跳网络设计的关键技术无线多跳网络体系结构

无线多跳网络的概述网络结构平面结构（完全分布式）所有节点的地位平等

小规模网络，可扩展性差层次结构（分层分布式）网络被划分为簇（cluster）：每个簇由一个簇头和多个簇成员组成，簇头可形成更高一级的网络

可扩展性强，大规模组网，易于管理节点结构-----硬件设计一般是嵌入式设备嵌入式硬件（处理器、DSP、存储、收发器、电源等），要求功耗低嵌入式操作系统，实时性要求高一个无线传感器节点的结构协议架构----软件设计数据传输平面（自上而下）保证数据正确传输应用层、传输层、网络层、数据链路层（或媒质接入层）、物理层管理平面：保证网络正常运行网络维护管理节点管理能量和功率管理移动性管理主要内容研究方向和总结无线多跳网络设计的应用-----举例无线多跳网络设计的关键技术无线多跳网络体系结构

无线多跳网络的概述应用：犯罪/事故现场远程监控与同步指挥调度

Adhoc方式组网应对突发事件即时通信快速部署应用：无线城市、无线校园取代或作为WiFi的补充采用mesh方式组网低成本组网和维护可靠性强、快速部署负载均衡应用：智能停车场系统

采用无线传感器网络组网每个车位下面或上面都安装一个传感器，传感器负责感知停车信息（如是否有车存在，什么时间停放或开走等）传感器信息以多跳方式发送到汇聚节点，又汇聚节点发送到管理终端。大大方便司机或停车场管理员无线传感器网络应用在智能农业研究人员发现，葡萄园气候的细微变化可极大地影响葡萄酒的质量。通过长年的数据记录以及相关分析，便能精确的掌握葡萄酒的质地与葡萄生长过程中的日照、温度、湿度的确切关系。传感器节点被分布在葡萄园的每个角落，每隔一定的时间检测一次