通信学论文-基于Ad Hoc和移动IP的无线移动网络技术分析与研究.doc通信学论文-基于Ad Hoc和移动IP的无线移动网络技术分析与研究.doc

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通信学论文基于ADHOC和移动IP的无线移动网络技术分析与研究摘要简要介绍了ADHOC和移动IP的工作原理,探讨了一种基于ADHOC和移动IP集成的无线移动网络体系结构,并分析了其工作过程和服务性能。关键词ADHOC移动IP无线移动网络0引言随着互联网和移动通信技术的飞速发展,无线移动互联网(WIRELESSMOBILEINTERNET)正日益受到人们的关注。它使全球网络基础设施可以实现随时、随地、无缝地接入,从根本上改变了全球通信业的面貌。目前,通过移动IP实现ADHOC接入INTERNET以拓展互联网的无线应用范围,正成为无线移动网络技术的研究热点。1ADHOC网络和移动IP技术概述11ADHOC网络概述ADHOC网络即自组网(SELFORGANIZEDNETWORK),是一种特殊的对等式网络,它使用无线通信技术,由一组带有无线收发装置的移动节点组成,网络中所有节点的地位平等,无需设置任何的中心控制节点,也被称为多跳无线网(MULTIHOPWIRELESSNETWORK)、无固定设施的网络(INFRASTRUCTURELESSNETWORK),具有无中心、自组织、多跳路由、动态拓扑等特点。ADHOC网络通过移动节点间的相互协作来进行网络互联,而不依赖于任何固定的网络基础设施,每个移动节点都具有报文转发能力;当一个节点需要和另一个节点通信时,它或使用直接的无线链路,或通过到目的节点的多个中间节点的转发,即经过多跳路由,从而实现网络的自动组织和运行。ADHOC网络路由协议通常被分为两类先验式(PROACTIVE)和反应式(REACTIVE)。先验式协议通过周期性路由控制信息的交换,每个节点始终维护到网络中所有节点的路由,如DSDV和OLSR;反应式协议在节点需要时才发现路由,并且仅维护活动路由,如AODV和DSR。12移动IP概述移动IP是用于移动主机移动性管理的一组网络层协议,其目的是使移动中的主机在保持原IP地址不变的条件下能保持通信,类似于移动电话系统中的漫游,可适用于各种不同类型的移动通信系统。它定义了四个功能实体移动主机(MOBILEHOST)、通信主机(CORRESPONDINGHOST)、家乡代理(HOMEAGENT)和外地代理(FOREIGNAGENT)。移动主机是一个能在子网间移动的主机,当INTERNET上的通信主机向移动主机发送IP数据包时,数据包将交付到移动主机的家乡网络,若移动主机离开了家乡网络,数据包将通过隧道(TUNNEL)机制交付到外地网络,外地代理负责拆封数据包并转发到移动主机。2ADHOC和移动IP集成原因分析ADHOC网络有很强的独立性,但它所使用的路由算法大多数只适用于单个ADHOC网络,很少涉及如何实现ADHOC网络与INTERNET的互联,这些因素使它难以大范围与互联网通信。移动IP使节点在不同的子网间切换时仍可保持正在进行的通信,它提供了一种IP路由机制,使移动节点能够以一个永久的IP地址连接到任何子网中,它的扩展性使其能在整个INTERNET上应用。为了达到ADHOC网络中的移动主机可以在不同的ADHOC网络间移动和随时接入互联网,我们利用移动IP的可扩展及可在不同网络中漫游的特性,从而实现ADHOC网络与INTERNET的互联。3ADHOC和移动IP结合的体系结构及工作过程近几年,许多国内外学者从事ADHOC网络和移动IP集成方面的研究,并且提出了不同的解决方案。在此我们以图1所示的简单结构模型为例来探讨ADHOC和移动IP的结合思想及工作过程。图1体系结构31体系结构在图1所描述的体系结构中,无线移动网络由多个ADHOC网组成,每个ADHOC网相当于一个子网,它们都通过相应的网关(即基站)接入INTERNET,每个网关需配置两块网卡一块连接有线网络,另一块连接无线网络,其职责是在ADHOC网和INTERNET之间转发/中继数据包;为支持移动IP,每一个网关还同时扮演外地代理的角色,周期性地广播代理公告消息,同时运行ADHOC路由协议、移动IP协议和INTERNET路由协议,保证ADHOC网内的节点利用自组网路由协议来创建和维持路由,并通过移动IP实现移动节点的移动管理。由于移动节点与网关之间可以进行多跳通信,在不添加任何固定设施的情况下,只要有一个支持移动IP的网关节点能够访问INTERNET,网络就能有效地访问INTERNET。32工作过程在上述无线移动网络中,通过移动IP实现ADHOC接入INTERNET的几个主要过程简述如下(1)网关发现。网关发现是ADHOC与INTERNET连接的一个关键技术,通过合适的网关发现方法可以同时解决地址分配及路由等问题。当ADHOC网的移动节点要向其它节点发送数据包时,首先要判断目的节点是否在本网内,这时节点根据路由协议发起路由查找,如果找到就判定目的节点在网内,并使用ADHOC网络路由协议进行通信,如果找不到就判断目的节点在INTERNET中,就需要通过网关进行外部访问。通常,网关节点通过网关通告算法周期性地在本ADHOC网内发布网关信息通告,以表明它是当前可用的INTERNET接入网关,当ADHOC网中的节点想要发送数据到INTERNET节点时,它首先必须将数据发送到网关。对于ADHOC网节点,每当它收到(以直接或间接方式)一个网关通告消息之后,就会立即记录下该网关的信息(包括其IP地址、路由信息以及该信息的有效期TTL等),当需要同本ADHOC之外的节点通信时,便向选择的网关发送接入请求消息,网关决定是否接受该请求,并发送ACCEPT/REJECT消息通知该节点。为了避免因多个ADHOC网重叠而造成网关的服务范围变得不清晰,可设置一个参数N来限定网关的服务范围,任何在网关N跳范围内的移动主机可获得网关的服务,如图1中网关G1的服务范围(椭圆范围内区域)N3,主机A虽然和自组网1相连,但它不在网关G1的服务范围内;若一台主机处在多个网关的服务范围内,它可以选择距离自己最近(跳数最小)的网关,图1中B、C同时位于自组网2和自组网3中,而B选择网关G2,C选择网关G3。(2)协议转换。网关同时运行ADHOC路由协议、移动IP协议和INTERNET路由协议,为了确保采用不同的协议ADHOC与INTERNET进行通信,网关实现了ADHOC协议和INTERNET中的TCP/IP协议的转换。(3)地址转换。移动节点将数据包发送到网关节点后,网关对发往目的节点的数据包进行封装,通过网络地址转换(NAT)将数据包的源地址改为自己的地址,并将外层报头的目的IP地址设为外地代理的IP地址,从而将数据包转换为由本地网关发往外地代理(即目标节点的家乡代理),在网关节点上,维持一个网络地址转换NAT表用来记录通过本网关访问INTERNET的节点,以及它们各自的网络地址的映射关系。(4)路由选择。在此体系结构中,路由选择分自组网内路由选择和网间路由选择。自组网内节点之间通信时(图1中D到E的传输),路由选择采用自组网路由协议,如11节中AODV路由协议。如果通信的节点中有一个在INTERNET中,通信节点就通过ADHOC路由协议获得网关的路由,将数据发往网关。一旦数据包经过网关进入INTERNET,则依据标准IP路由协议进行网间路由,将数据包发送到外地代理,外地代理查询移动节点注册表,将数据转发往目标移动节点(如图1中F到E的传输,即数据包在转发过程中,从F到G2使用AODV,从G2通过INTERNET到G3使用标准IP路由,从G3到E再次使用AODV),若外地代理在移动节点注册表中没有直接查询到目标移动节点,则要进行外地代理切换或网关切换。(5)切换。当目标主机从一个自组网移动进入了另一个自组网,数据包转发到其代理后,由移动IP负责在自组网间转发数据包,实现原代理到新代理的切换,原代理对数据进行封装,采用移动IP路由协议,利用隧道机制将数据包转发至新代理,最后新代理将数据包直接发送到目的移动节点(如图1中的通信主机CN到D的传输,数据包在转发过程中,从CN到G3使用标准IP路由,从G3到G2使用隧道机制,从G2到D使用AODV,数据包在G3被封装,封装包在G2被拆封)。33性能分析总结起来该体系结构具有如下特点(1)ADHOC网内部的通讯可以直接进行。设想在一个校园内部,如果用户的手机之间可以直接或以多跳的方式通信,而不经过公用的基站,就可以省去通过公用基站的费用。(2)增强了无线接入网的可靠性和扩展性。移动节点可能移动到基站覆盖范围以外,也可能因某些无线传输现象(如衰减、多路径干扰等)或是障碍物等因素而无法直接访问基站,这时节点仍可通过多跳路由的方式间接地访问基站。(3)微观移动对家乡代理来说是透明的。当移动节点在ADHOC网内移动时,从网关到移动节点的路由是自动改变的,家乡代理无须更新位置信息。4结束语目前,随着移动通信技术逐渐普及,各种便携式终端大量涌现,底层通信技术层出不穷,越来越多的移动应用正逐渐被人们所发现和熟悉,这都极大地推进了无线移动网络的应用和推广。通过移动IP和ADHOC网络的结合,在不添加任何固定设施的情况下,传统的接入点可以直接利用ADHOC网的灵活性并扩展它们的覆盖范围,从而提高了无线移动网络的工作效率和服务质量,在家庭、办公、工业、商业、医疗、军事等多种领域应用前景广阔。参考文献1(美)JAMESFKURSEKEITHWROSS著,陈鸣等译计算机网络自顶向下方法与INTERNET特色机械工业出版社,2005年6月2YSUN,EMBELDINGROYER,CEPERKINSINTERNETCONNECTIVITYFORMOBILEADHOCNETWORKSJINTERNATIONALJOURNALOFWIRELESSINFORMATIONNETWORKS,2002,9(2)75883CJELGER,TNOEL,AFREYGATEWAYANDADDRESSAUTOCONFIGURATIONFORIPV6ADHOCNETWORKSZIETFINTERNETDRAFT,DRAFTJELGERMANETGATEWAYAUTOCONFV64杨波等移动IP和自组网的集成计算机系统应用,2004年6月
编号:201312172057362334    类型:共享资源    大小:13.24KB    格式:DOC    上传时间:2013-12-17
  
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