Adhoc(移动自组网)课件

无线Adhoc网络1、Adhoc网络的基本概述2、Adhoc网络的体系结构3、关键技术1、概述网络技术发展的主线Adhoc术语的来源Adhoc来源于拉丁语—本意是“向这个”英文名称：AdhocnetworkSelf-organizingnetworkInfrastructurelessnetworkMulti-hopnetworkAdhoc在英语中的含义是：“forthespecificpurposeonly”—“为某个特定目的、临时的、事先未准备的”1991年5月：IEEE正式采用“Adhoc网络”—一种特殊的自组织、对等式、多跳、无线移动网络Adhoc网络的发展历史早在1972年，美国DARPA就启动了分组无线网项目PRNET（PacketRadioNETwork），研究在战场环境下利用分组无线网进行数据通信，但是不能支持大型网络环境的需要。1983年，启动了高残存性自适应网络项目SURAN（SURvivableAdaptiveNetwork）

SURAN项目研究任务：—如何将无线分组网技术用于支持更大规模的网络—开发了能够适应战场快速变化的自适应网络协议SURAN计划的三个具体的目标：—开发出符合分组无线网络协议的产品—开发并验证适合上万个结点的组网方法—开发并验证存在复杂电子干扰条件下可生存的分组无线网络技术Adhoc网络的发展历史GloMo计划1994年：DARPA又启动了全球移动信息系统GloMo（GlobleMobileInformationSystems）计划项目，并一直研究至今。1996年—2000年WINGs研究项目·无线自适应移动信息系统WAMIS—多跳、移动环境下支持实时多媒体业务的高速分组无线网络·主要目标：如何将无线移动自组网与Internet无缝地连接起来Adhoc网络的发展历史成立于1991年的IEEE802.11标准委员会采用了“Adhoc网络”一词来描叙这种网络，自组织、对等式、多跳无线移动通信网络，Adhoc网络就此诞生。Internet工作组：IETF1997年成立MANET工作组（mobileadhocnetwork）利用多跳无线网构造基于IP的移动互联网IRTF在2003成立了ANS研究组（AdHocNetworksScalability）移动adhoc网络（MANET）移动Adhoc网络/多跳无线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。多跳无线网、自组织网络、无固定设施的网络、对等网络MANET网络特点1具有移动通信和计算机网路的特点移动通信和计算机网络相结合报文交换采用分组交换机制移动终端是配有无线收发设备的移动便携式终端移动终端兼并双重角色作为主机要运行面向用户的应用程序作为路由器要运行相应的路由协议终端之间通过多个中间节点完成转发MANET网络特点2网络拓扑动态变化用户终端随意移动移动节点的开机/关机无线电发送功率变化无线信道间的相互干扰地形等综合因素的影响MANET网络特点3无中心网络的自组性无控制中心每个节点地位平等节点随时加入/离开网络任何节点故障不会影响整个网络具有更强鲁棒性和抗毁性MANET网络特点4多跳组网方式接收端和发送端可使用比两者直接通信小的多的功率进行通信->大大节约能量的消耗中间节点参与分组转发->能有效降低对无线传输设备的设计难度和成本，同时扩大自组网络覆盖范围MANET网络特点5有限的传输带宽无线信道提供的带宽比有线信道要低得多竞争共享无线信道会产生碰撞信号衰弱、噪声干扰以及信号之间的干扰等移动终端的自主性自组网络的移动终端之间存在某种协同工作关系每个终端都将承担为其他终端进行分组转发的义务MANET网络特点6安全性差无线链路使网络容易受到链路层攻击节点漫游时缺乏物理保护移动性使节点之间的信任关系经常变化存在单向信道无线终端发射功率的不同以及地形因素的影响Adhoc网络与常用无线网络比较最大的区别在于无基站结点一跳与多跳Adhoc网络的应用军事应用：主要应用领域。因其特有的无需架设网络设施、快速、抗毁性强等特点，已经成为战术互联网的核心技术。美军研制了大量的无线自组织网络设备，用于单兵、车载、指挥所等不同的场合，并大量装备部队。紧急和突发场合：在发生了地震、水灾、火灾灾难后，能够在这些恶劣和特殊的环境下提供通信支持。偏远野外地区：无法依赖固定或预设的网络设施进行通信。临时场合：Adhoc网络的快速、简单组网能力使得它可以用于临时场合的通信。比如会议、庆典、展览等场合，可以免去布线和部署网络设备的工作。动态场合和分布式系统：通过无线连接远端的设备、传感节点和激励器，可方便用于分布式控制，特别适合于调度和协调远端设备的工作，自动高速公路系统（AHS）中协调和控制车辆，对工业处理过程进行远程控制等。Adhoc网络的应用个人局域网（PAN）：用于实现PDA、手机、掌上电脑等个人电子通信设备之间的通信，并可以构建虚拟教室和讨论组等崭新的移动对等应用（MP2P）。传感器网络：应用的另一大领域。具有非常广阔的应用前景。商业应用：组建家庭无线网络、无线数据网络、移动医疗监护系统和无线设备网络，开展移动和可携带计算以及无所不在的通信业务等。其它应用：比如它可以用来扩展现有蜂窝移动通信系统的覆盖范围，实现地铁和隧道等场合的无线覆盖，实现汽车和飞机等交通工具之间的通信，用于辅助教学和构建未来的移动无线城域网和自组织广域网等。Adhoc网络如何接入现有的Internet也是近年研究的一个热点。2、Adhoc网络的体系结构Adhoc网络的结构--分级结构单频分级系统使用一个频率簇头和网关形成虚拟主干簇头的选举和维护较复杂多频分级每一级使用一个频率高级结点的功率大，带宽较宽簇头要有两套协议栈Adhoc网络的结构-分级结构(2)簇头簇成员网关簇单频分级平面结构的优缺点优点简单所有节点能力相同健壮只要存在多条路径就可以通信相对安全缺点路由开销大节点数目多移动性强的环境下，维持网络最新拓扑的控制开销大可扩充性差层次结构的优缺点优点Cluster成员功能简单路由信息局部化减少路由协议开销节点定位简单可扩展性好抗毁性好缺点Cluster头需要选择所有传输都要通过头路由不一定最佳Cluster头是瓶颈3、关键技术3.1Adhoc网络路由技术3.2Adhoc网络安全性问题3.3功率控制与功率消耗源3.4移动Adhoc网络的QoS问题3.5ad-hoc网络中的MAC协议3.1Adhoc网络路由技术为什么需要新的路由协议？传统的路由解决方案(如在Internet和蜂窝网中的一些方案)都是假定网络拓扑结构是相对稳定的，移动Adhoc网络的拓扑是不断变化的；传统的路由方案依赖于保存在某些网络节点或特定管理节点中的分布式路由数据库，而AdHoc网络节点不可能永久存储路由信息，而且它们存储的信息也并不是一直真实可靠的；常规路由协议不是为高移动性和低带宽网络设计的；DV算法存在“无穷计算”问题和慢收敛；采用泛洪技术的（链路状态）协议造成额外的通信和控制开销；常规路由协议周期性地路由更新消耗大量的网络带宽和节点能源；当网络节点失效和网络分区时形成路由回路；无线终端功率的差异以及无线信道的干扰导致单向信道的存在；Adhoc网络对路由协议的要求分布式操作提供无环路由维护多条路由提供节能策略提供安全机制支持单向链路提供QoS支持支持组播功能路由建立的时间越快越好路由控制报文数量越少越好路由长度越短越好现有Adhoc路由协议分类平面路由无需建立具有特殊cluster头功能节点的层次结构所有节点在路由机制中地位平等寻址方式是平面的层次路由节点功能不同寻址方式是分层进行的地理信息辅助路由利用地理信息进行路由选择表驱动路由先验式(proactive)路由传统的分布式最短路径路由协议链路状态或者距离向量所有节点连续更新“可达”信息每个节点维护到网络中所有节点的路由所有路由都已经存在并且随时可用路由请求延时低路由开销高表驱动路由协议特点初期，主要是修改有线网络路由协议以适应Adhoc网络环境，大多属于表驱动路由协议。表驱动路由协议的路由查找策略与传统路由协议类似，节点通过周期性广播路由信息报文，交换路由信息，主动发现路由；同时，节点须维护去往网络中所有节点路由。优点：当节点需要发送数据报文时，只要去往目标节点的路由存在，所需的延时很小；缺点：需要花费较大开销，尽可能使得路由更新能够紧随当前拓扑结构的变化。然而，动态变化拓扑结构可能使得路由更新变成过时信息，路由协议始终处于不收敛状态。主要的表驱动路由协议：DBF(DistributedBellman-Ford)、DSDV(Destination-SequencedDistance-VectorRouting)、WRP(WirelessRoutingProtocol)。

按需(on-demand)路由协议反应式(reactive)路由在源端需要时通过路由发现过程来确定路由控制信息采用泛洪方式路由请求延时高路由开销低两种实现技术源路由（报文头携带完整的路由信息）逐跳路由（类似于现有的Internet路由）按需路由协议的特点根据发送节点的需求进行路由发现过程，网络拓扑结构和路由表内容也按需建立（只是整个网络拓扑结构的一部分）。优点：不需周期性广播路由信息，节省网络资源。缺点：发送分组时，必须临时启动路由发现过程来寻找路由，因而延迟大主要路由协议：DSR(DynamicSourceRouting)AODV(AdHoconDemandDistanceVectorRouting)TORA(TemporallyOrderedRoutingAlgorithm)两种路由机制的权衡路由发现的延迟主动路由因全程维护所有的路由而具备低延迟按需路由因只在需要时才发现所需路由而导致高延迟路由发现/维护的开销按需路由因只在需要时才维护路由而具备低开销主动路由因连续更新路由可能导致高开销哪种途径表现更好取决于流量和移动模式对于节点移动性低，网络流量高的网络中，主动路由协议性能较好在网络流量受限、节点移动性强的网络中按需路由协议更加适合。使用分级路由协议结合两种路由机制分级路由协议的优缺点优点——具有较好的伸缩性网络拓扑结构的细节通过节点的层层聚合被隐藏起来，大大降低了大型网络的存储要求。路由信息分层传播，需要在全局传播的路由信息较少有限的链路状态维护按需建立路由缺点——可靠性受到一定影响分级路由协议的移动管理比较复杂某些节点（clusterhead/gateway）比其他节点承担更多的通信和计算负载分级路由协议区域路由协议ZRP（ZoneRoutingProtocol）ZRP是混合使用了主动和按需路由策略的自组网路由协议，结合了两种路由协议的特点。属于分区路由协议，网络被分成若干个以节点为中心、一定跳数为半径的虚拟区（区半径与跳数有关，因此ZRP的区重叠程度较高）节点采用主动路由协议维护区内路由，采用类似DSR协议的按需路由机制寻找去往区域外节点的路由（当区半径为1时，ZRP协议演变为按需路由协议、当区半径为MANET网络最大直径时，ZRP协议即为纯粹的主动式路由协议）协议性能很大程度上取决于区域半径参数值（小的区域半径适合节点移动较快的网络，大的区域半径适合在节点移动慢的稀疏网络）主要的表驱动路由协议DSDV(Destination-SequencedDistance-VectorRouting)目标序列距离向量路由表驱动路由协议--DSDV每个终端维护一张到网中每一个目标终端的路由信息：–下一跳终端,到目标终端的跳数；–目标终端指定（生成）的序列号；每个终端周期性的向相邻节点发送路由表；—每个终端所能到达的目标终端、到目标终端的跳数、序列号（保持最大的，即最新的）；

—每个终端广播时单调递增序列号接收路由更新包时，终端将该包报文与当前路由表比较，旧的（较小的）序列号路径将被删除。Destinationadvertisesnewsequencenumber表驱动路由协议--DSDVDSDV协议特点1、DSDV路由协议需要每个节点向其邻居公告路由表，随着时间的流逝，路由记录常常会发生改变，因此这种对路由表的公告必须可靠地反映移动节点的位置。2、每个节点必须根据需要同意向其它节点转发数据报文。3、任意时刻不会产生环路。4、周期性或触发式更新路由信息可能引起过大的通信负载。5、不支持多路径的路由。DSDV协议路由表记录结构每个移动节点广播数据包含其新的序列号以及下列新的路由信息：1.目标节点地址2.到达目标节点的跳数3.收到的有关目标节点的信息序列号—该序列号原先被目标节点做了标记。在报文头中传送的路由表中包含硬件地址和网络地址。路由表同样包含由发送者产生的序列号，更新的序列号的路由是作为报文转发的基础，但不必公布。对于序列号相同的路径，选距离最小者。表驱动路由协议--DSDV当接收器随后公布路由信息时，将它在广播报文中收到的路由信息一起公布。公布之前，接收器给距离增加一个增量，其原因是收到的报文需经过多跳才能到达目的节点（即从转发器到接收器）。无线网络由于单向链路的普遍存在而产生不对称性，从其邻居节点接收到一个报文时，不能说明它们之间一定存在一条单跳数据链路。为了避免单向链路引起的问题，每个移动节点不能插入从其邻居节点接收的路由信息，除非邻居节点显示也能接收该结点报文。在本算法中，只考虑双向链的情况。要选择的最重要的一个参数是广播路由信息报文间的时间；当移动节点收到实际已修改过或新的路由信息时，立即将其转发出去。这要求本算法能尽可能快地收敛。对拓扑变化的响应节点移动时可能引起链路中断，这种情况可能由第二层协议检测到，也可能由于暂时没有从以前的邻居节点接收到广播的报文而推断出来。我们称中断。链路的距离为∞，当到下一跳动链路中断时，经过下一跳的任何路由的距离都被设置为∞并且被重新分配一个序列号（这种修改立即反映在广播路由信息的报文中）。任何移动节点（不包括目的节点）产生序列号，说明必须建立信息来描述中断链路的产生。为了减少传输路由报文的信息量，定义下列两个概念：1、完全转贮报文：包含全部有效路由信息的报文。2、增量报文：只包含与上次路由相比改变部分的报文。路由选择标准当移动节点收到新（与上次收到的路由信息相比）的路由信息（通常是增量报文）时，选择的标准是：选择带有最新序列号的路由，去掉带旧序列号的路由。带有序列号的路由意味选择了一条距离更短的路由。选择不同节点间的时间偏差也是路由选择的一个标准。移动节点的路由信息广播是异步的。采用上述路由选择的标准可能引起波动，可能导致移动节点收到某种形式的新路由信息时，老是改变下一跳到另一跳的路由，甚至当目的节点没有移动时也如此。选择新的路由有两种方式：1、更新的序列号。2、更短的距离。DSDV操作的例子考虑下图中的MH4，下页表为MH4所保存的转发表可能结构。MH3MH2MH1MH4MH6MH5MH8MH7MH1MHi：节点i

的地址SNNN_MHi：第i个计算机产生的序列号SNNN.Ptr1_MHi是指针，在本图中，由于没有任何路由存在，因而，该指针指向空结构。DestinationNextHopMetricSequenceNumberInstallStable_dataMH1MH22S406_MH1T001_MH4Ptr1_MH1MH2MH21S128_MH2T001_MH4Ptr1_MH2MH3MH22S546_MH3T001_MH4Ptr1_MH3MH4MH40S710_MH4T001_MH4Ptr1_MH4MH5MH62S392_MH5T002_MH4Ptr1_MH5MH6MH61S076_MH6T001_MH4Ptr1_MH6MH7MH62S128_MH7T001_MH4Ptr1_MH7MH8MH63S050_MH8T001_MH4Ptr1_MH8MH4转发表结构字段Install决定何时删除旧路由DestinationMetricSequenceNumberMH12S406_MH1MH21S128_MH2MH32S546_MH3MH40S710_MH4MH52S392_MH5MH61S076_MH6MH72S128_MH7MH83S050_MH8MH4公布的路由表DestinationNextHopMetricSequenceNumberInstallStable_dataMH1MH63S516_MH1T810_MH4Ptr1_MH1MH2MH21S238_MH2T001_MH4Ptr1_MH2MH3MH22S674_MH3T001_MH4Ptr1_MH3MH4MH40S820_MH4T001_MH4Ptr1_MH4MH5MH62S502_MH5T002_MH4Ptr1_MH5MH6MH61S186_MH6T001_MH4Ptr1_MH6MH7MH62S238_MH7T002_MH4Ptr1_MH7MH8MH63S160_MH8T002_MH4Ptr1_MH8

下表是假设MH1移到MH8和MH7的附近后的路由转发表DestinationMetricSequenceNumberMH13S516_MH1MH21S238_MH2MH32S674_MH3MH40S820_MH4MH52S502_MH5MH61S186_MH6MH72S238_MH7MH83S160_MH8MH4公布的路由表（新）该例说明，只要一个节点的位置变化，其路由信息就会发生改变。所有的节点都传送新的序列号。按需路由协议表驱动路由协议的路由查找策略与传统路由协议类似，节点通过周期性广播路由信息报文，交换路由信息，主动发现路由；同时，节点须维护去往网络中所有节点路由。当节点需要发送数据报文时，只要去往目标节点的路由存在，所需的延时很小；但需要花费较大开销，尽可能使得路由更新能够紧随当前拓扑结构的变化。按需路由协议根据发送节点的需求进行路由发现过程，网络拓扑结构和路由表内容也按需建立。不需周期性广播路由信息，节省网络资源。但发送分组时，必须临时启动路由发现过程来寻找路由，因而延迟大。DSR(DynamicSourceRouting)动态源路由按需路由协议由路由查找和路由维护两个过程组成：当源终端发现没有去往目标终端的路由时，触发路由查找过程。源终端A在网络中广播路由请求报文(RREQ)，相邻终端B和C收到路由请求报文后，记录报文经过了该终端，然后继续转发，直到到达了目标终端D。终端D将会收到来自多条不同路径的路由请求报文，每个路由请求报文中包含有相应的路径信息。节点D根据一定的选择原则选取一条从源终端到目标终端的最优路径，并将该信息附在向源终端A发送的路由响应报文中，作为对路由请求的响应。源终端A根据收到的路由响应报文更新路由信息，从而获得去往目标终端D的路由。按需路由协议当拓扑结构发生变化时，通过路由维护过程删除失效路由，重新发起路由请求过程。路由维护通常依靠底层提供的链路失效检测机制进行触发。如果某个终端不能到达下一跳终端，如图中终端B在它的通信范围内不能到达终端C，那么在路由查找过程后建立的路由信息就需要更新。一般地，链路断开的上行终端会发起一个路由错误报文，将链路失效信息发送到源终端，源终端再对目标终端的路由进行重新查找。按需路由协议DynamicSourceRouting(DSR)在进行路由查找的过程中，源终端将一个RREQ（路由请求）报文泛洪整个Adhoc网络；每个RREQ报文拥有唯一的ID号和一个初始值为空的列表，当终端接收到RREQ报文的时候，如果该终端已经见到过这个报文的ID，或者列表中包含该终端，那么终端丢弃该报文并停止泛洪；否则，终端将自身添加到列表的末端，并且将RREQ报文继续广播给相邻终端。目标终端需要进行选择。根据最短路径原则，当路由回复报文（RREP）到达源终端N1后，路由查找过程结束。RouteDiscoveryinDSRBASEFHJDCGIKZYRepresentsanodethathasreceivedRREQforDfromSMNLRouteDiscoveryinDSRBASEFHJDCGIKRepresentstransmissionofRREQZYBroadcasttransmissionMNL[S][X,Y]RepresentslistofidentifiersappendedtoRREQRouteDiscoveryinDSRBASEFHJDCGIK

NodeHreceivespacketRREQfromtwoneighbors:potentialforcollisionZYMNL[S,E][S,C]RouteDiscoveryinDSRBASEFHJDCGIK

NodeCreceivesRREQfromGandH,butdoesnotforwarditagain,becausenodeChasalreadyforwardedRREQonceZYMNL[S,C,G][S,E,F]RouteDiscoveryinDSRBASEFHJDCGIKZYM

NodesJandKbothbroadcastRREQtonodeDSincenodesJandKarehiddenfromeachother,theirtransmissionsmaycollideNL[S,C,G,K][S,E,F,J]RouteDiscoveryinDSRBASEFHJDCGIKZY

NodeDdoesnotforwardRREQ,becausenodeDistheintendedtargetoftheroutediscoveryMNL[S,E,F,J,M]RouteReplyinDSRBASEFHJDCGIKZYMNLRREP[S,E,F,J,D]RepresentsRREPcontrolmessageDataDeliveryinDSRBASEFHJDCGIKZYMNLDATA[S,E,F,J,D]PacketheadersizegrowswithroutelengthUseofRouteCachingBASEFHJDCGIK[P,Q,R]Representscachedrouteatanode(DSRmaintainsthecachedroutesinatreeformat)MNL[S,E,F,J,D][E,F,J,D][C,S][G,C,S][F,J,D],[F,E,S][J,F,E,S]ZRouteError(RERR)BASEFHJDCGIKZYMNLRERR[J-D]JsendsarouteerrortoSalongrouteJ-F-E-SwhenitsattempttoforwardthedatapacketS(withrouteSEFJD)onJ-DfailsNodeshearingRERRupdatetheirroutecachetoremovelinkJ-DDSDV与DSR优缺点分析DSDV优点：简单；无路由发现延时缺点：收敛慢（DV路由的特性）；开销大（大部分路由信息从不使用）DSR优点：采用源路由机制、避免了路由环路较少了路由维护开销采用路由缓存技术，减少了路由请求对信道的占用缺点：随着路径跳数的增加，分组头长度线性增加、开销大；来自邻居节点的RREQ分组在某个节点可能发生碰撞。解决办法：在发送RREQ分组时引入随机时延；在源节点发送RREQ时，可能会受到多个节点缓存的到达目的节点的路由信息，引入竞争。解决办法：若某节点听到其他节点发出的RREQ分组中路由信息含有较少跳数，此节点推迟发送。3.2Adhoc网络安全性问题

使用无线信道使Adhoc网络容易受到诸如被动窃听、主动入侵、信息阻塞、信息假冒等各种方式的攻击。窃听可能使敌方获取保密信息。而主动攻击可能使敌方删除信息、插入错误信息、修改信息、或者冒充某一节点，从而破坏了可用性、完整性、安全认证和抗抵赖性。由于节点能源有限，且I/O计算能力较低，无法实现复杂的加密算法，这增加了被窃密的可能性安全性问题（1）当节点在战场上移动时，由于缺乏足够保护，很有可能被占领。因此，恶意攻击不仅来自Adhoc网络之外，且可能从网内产生。为了获得更高的生存能力，Adhoc网络应该具有分布式结构。所以，在安全机制中引入中心控制节点。然而将使网络更易于受到攻击，因为一旦该节点被占领，整个网络就将瘫痪。由于节点移动性，Adhoc网络的拓扑结构和成员处于动态的变化之中。节点之间的信任关系也在不断变化。因此任何只具有静态配置的安全方案在Adhoc网络中是不可行的。安全性问题（2）Adhoc网络中可能包括成百上千个节点。安全策略应该具有可扩展性，以适应大规模的网络。并且由于Adhoc网络的应用环境有很多，针对不同的环境所应采取的安全策略也应有所不同。例如，在无线网络会议系统中，节点物理上的安全保障是没有问题的，而在特殊领域（如战场环境）中则不然,因此还需要适当增加物理安全防范措施。可以采用安全策略和机制基于口令的认证协议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，且还提供了一种完善的口令更新机制。单一模式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。3.3功率控制与功率消耗源可达性(Accessibility)和便携性(Portability)在移动AdHoc网络中是一对矛盾的综合体。功率管理是无线通信领域中最富挑战性的一个问题。功率消耗源：与通信有关的功率消耗源与计算有关的功率消耗源与通信有关的功率消耗源在移动AdHoc网络中，通信涉及源节点、中间节点，以及目的节点对收发信机的使用。一部典型的移动电台可能存在三种工作方式：发射、接收、备用。发射方式功耗最大，备用方式功耗最小。在能量资源有限条件下的协议开发目标是：对于一个给定通信任务，收发信机的使用最优化。与计算有关的功率消耗源主要集中在协议处理方面，包括CPU和主存储器的使用，以及在极小程度上使用磁盘或者其他组件；数据压缩技术(用于减小分组的大小，因而减少能量的使用)由于增加了计算而可能增加功耗；需要对计算成本和通信成本进行综合、平衡考虑。

功率控制移动Adhoc网络的功率节省问题可在以下的3个协议层次上进行解决!1）无线设备及物理层2）数据链路层3）网络层功率控制（续1）无线设备及物理层：网络的功耗包括处理功耗、通信功耗与设备显示功耗等，当前已有很多研究致力于设备硬件和电路级的功率优化。例如采用低功率显示器、低功率CPU和低功耗的计算算法等。物理层则可通过功率控制改善功率效率，物理层功率控制应使数据传输以最小功率维持链路并能够自适应传输环境的变化。功率控制（续2）数据链路层：可采用高效重传方案和低功率模式操作节省功率，MANET由于节点移动性和信道干扰，错误率很高，需要频繁重传，不仅浪费收发节点及传递节点能源，还会造成干扰，因而需采用高效的重传方案。stopandwait方案--当发送节点收不到链路层ACK时，表明链路不可用或信道条件太差，这时停止重传，在信道条件变好或得到路由更新信息时再开始重传，该方案以延时代价换取功率节省。低功率模式：MANET中一个节点发送时，其相邻节点即使不是目标节点也在监听消息造成浪费，可引进snoozer、holdpark等低功率模式。功率控制（续3）网络层：网络层的主要功能是为业务提供路由。为了延长节点的寿命!可在已有的路由中选择要求传输功率最小的，或如QoS路由一样，将功耗作为选择路由的一个限制尺度，将功耗要求和路由一起进行，称为Power-aware路由。另外，网络负荷平衡对功率效率也很重要，它可避免少数节点被过分应用，电能很快被耗尽，造成网络分割，从而影响网络的互通性和性能。3.4移动AdHoc网络的QoS问题移动AdHoc网络的QoS问题在移动AdHoc网络上运行多媒体应用，正在成为普适计算和普适通信环境中的一个完整部分，如视频电话和按需多媒体。将多媒体应用和移动AdHoc网络综合在一起的一个重要的认可准则就是提供端到端的服务质量QoS，如访问多媒体数据的高成功率，以及数据恢复时的有限制的端到端时延和满意的吞吐量。服务质量参数服务质量通常定义为把分组流从源节点传输到目的节点的时候网络必须满足的一个服务要求集合。例如，时延、带宽、分组丢失概率、时延变化(抖动)，等等。功率消耗和服务覆盖范围是另外两个QoS属性，这两个属性对移动AdHoc网络很特别。提供QoS支持所面临的问题与困难(1)不可预测的链路特性。(2)隐藏终端问题。(3)节点移动。(4)路由维护。(5)有限的电池寿命。(6)安全。折中原理移动AdHoc网络的动态性归因于多种原因。例如，易变和多变的链路特性、节点移动、变化的网络拓扑、可变的应用要求。在这种动态环境下提供QoS是非常困难的。为移动AdHoc网络提供QoS的两个折中原理是：软QoS和QoS自适应。处理方法1．从单一网络层次上支持QoS按照层次化观点讨论移动AdHoc网络提供QoS的问题。首先从物理层开始，然后到应用层。2．层间处理法除了在单一网络层上研究QoS支持以外，现在已经做了一些努力引导设计和实现移动AdHoc网络的层与层之间的QoS框架体系。3.5ad-hoc网络中的MAC协议无线自组网中MAC协议负责协调网络中各节点对无线信道的接入，从而完成相邻节点的数据转发，是所有报文在无线信道上发送和接收的直接控制着，它的性能好坏直接关系到信道的利用率和整个网络的性能。目前的MAC协议大多数基于IEEE802.11所定义的工作原理，而IEEE802.11最初是为WLAN而设计，并没有考虑到多跳无线网络的场景，从而使得协议效率低下Ad-hoc网络中MAC层需要解决的主要问题不同的信道共享方式隐藏终端问题暴露终端问题节点移动的影响多跳共享信道信道共享方式点对点点对多点多点共享ad-hoc网络的多跳共享性虽然ad-hoc网络的无线信道也是一个共享的广播信道，但它不是一跳共享。在ad-hoc网络中，当一个节点发送报文，只有在它覆盖范围内的节点（邻居）才能够收到，而覆盖范围意外的节点感知不到任何通信的存在。而这恰恰也是ad-hoc网络的优势所在，即发送节点覆盖范围意外的节点不受发送节点的影响，他们也可以同时发送报文，这可以大大提高频率的空间复用度。多跳共享广播信道会带来隐藏终端、暴露终端等一系列问题多跳共享信道信道共享方式点对点点对多点多点共享ad-hoc网络的多跳共享性虽然ad-hoc网络的无线信道也是一个共享的广播信道，但它不是一跳共享。在ad-hoc网络中，当一个节点发送报文，只有在它覆盖范围内的节点（邻居）才能够收到，而覆盖范围意外的节点感知不到任何通信的存在。而这恰恰也是ad-hoc网络的优势所在，即发送节点覆盖范围意外的节点不受发送节点的影响，他们也可以同时发送报文，这可以大大提高频率的空间复用度。多跳共享广播信道会带来隐藏终端、暴露终端等一系列问题隐藏终端和暴露终端隐藏终端是指在接收节点的覆盖区而在发送节点覆盖范围外的节点。隐藏终端因听不到发送节点的发送而项同样的接收节点发送分组，造成分组在接收节点处冲突。隐藏终端可分为隐发送终端和隐接收终端暴露终端是指在发送节点覆盖范围内，而在接收节点覆盖范围之外的节点。暴露终端因能听到发送节点的发送而可能延迟发送。但因为他在接收节点的通信范围之外，他的发送实际上不会造成冲突，引入了不必要的延迟。暴露终端也可分为暴露发送终端和暴露接收终端目前，在单信道环境下，使用控制分组的方法只能解决隐发送终端，无法解决隐接收终端和暴露终端问题。必须采用双信道的方法，即可以利用数据信道接收数据，利用控制信道收发控制信号当A要想B发送数据，先发送一个控制报文RTS;B收到RTS后，以CTS控制报文回应；A收到CTS后才开始向B发送报文，如果A没有收到CTS；A认为发生了冲突，重发RTS，这样隐发送终端C能够听到B发送的CTS，知道A要向B发送控制报文，C延迟发送，解决了隐发送终端问题

对于隐接收中断，当C听到B发送的CTS控制报文而延迟发送时，若D向C发送RTS控制报文请求发送数据，因C不能发送任何信息，所以D无法判断是RTS报文发生冲突，还是C没有开机，还是C是隐终端，D只能认为RTS报文冲突，重新向C发送RTS，因此，当系统只有一个信道时，因C不能发送任何信息，隐接收终端问题在单信道条件下无法解决当B向A发送数据，C只听到RTS控制报文，知道自己是暴露终端，认为自己可以向D发送数据。C向D发送RTS控制报文。如果是单信道，来自D的CTS会与B发送的数据报文冲突，C无法和D成功握手

如果D要向暴露终端C发送数据，来自D的RTS报文会与B发送的数据报文在C处冲突，C收不到来自D的RTS，D无法与C握手考虑到无线ad-hoc网络以上特点，在进行数据传输时，必须使用特殊的MAC协议进行控制。以适应多跳共享的无线信道并竟可能的解决隐藏终端和发送终端的问题。目前已有一些MAC协议，可以分为基于单信道、基于双信道和基于多信道3类基于单信道MAC协议MACA（MultipleAccessCollisionAvoidanc