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车载自组织网络中自适应路由协议研究 摘要II Simulator2在构建的环境中应用了ABT协议、PVAT协议、当前比较主流的DSR以及GPSR路由协议，对它们进行了数据通信的比对和分析，最后对这两种新的协议进行了综合评价，并在此基础上给予了对以后工作的展望。 关键词车载自组织网络，路由协议，ABT协议，PVAT协议。 交通工具的诞生和改善，为我们的出行带来了极大的便利，已经潜移默化的融入我们日常生活和工作中。 随着科技的不断创新和发展，越来越来越多的新技术开始运用到汽车，飞机，火车这些日常工具上，人们对交通工具的需求已经不再停留在简简单单地代步上了。 特别是汽车，作为现在人类最赖以生存的交通工具，现在的都市人几乎每人都会拥有一辆自己的爱车，从汽车发明到现在短短的一段时期内，车辆的数量以难以估量的速度增长起来，车辆已经开始在高速公路和都市街道迅速蔓延开来。 车辆上逐渐增多的电子多媒体设备，也使得人们在车辆旅行中可以轻松便利的享受到各地的音乐，多种视频，以及最及时的新闻咨询等等。 然而以前的车辆只能依靠互联网进行网络通信，在网络没有覆盖的区域车辆可能暂时失去通信能力而使得数据暂时的丢失，于是研究人员们便开始设想是否能不依靠互联网而直接让车辆和车辆进行独立的通信，这样车辆不仅可以脱离互联网的数据，车辆之间也可以互相告知行驶过的道路状况以及交通是否拥堵。 随着移动通信技术逐渐融入车辆，以前这些研究人员梦寐以求的假想已近逐步变成可能，车载自组织网络(Vehicle Ad Hoc Networks,VANETs)应运而生。 车载自组织网络把道路上的车辆作为节点，车辆和车辆之间以及车辆和安装在路边的固定通信设备之间都可以利用多跳的无线机制来进行数据的交互。 车载自组织网络是隶属于MANET网络，因此它继承了MANET的很多特征，比如他们的网络拓扑结构都是在不断变动着的，并且因为它们都是依靠节点进行传输，因此节点的带宽会有一定的限制，由于电池容量和功率的限制，节点的通信质量也有限。 但是车载自组织网络也有很多自己的特点。 因为车载自组织网络是为车辆服务的，它就必须服从交通安全的约束因此必须要具有比较高的实时性和准确性，道路的不同以及车辆型号的差异都可能导致对通信质量的影响，而车辆自带的全球定位系统以及电子地图也能够为通信的建立提供比较优质的服务和支持。 随着车载自组织网络的越发成熟，它也展现出越来越多的价值。 比如说利用它车辆之间可以交互的特性，可以让车辆之间互相告知交通事故进而让救援的车辆可以及时定位找到目标；可以让车辆之间互相传达附近的交通路况进而让车辆电子科技大学研究生学位论文2提前绕行；可以车辆之间相互进行语音通信。 如果车载自组织网络中将收费站等固定设备也加入其中，更可以实现收费公路的缴费。 不仅如此，如果在车载网络中装备上能够管理交通信号的相关设备那么就可以控制十字路口的交通情况，如果我们进一步把十字路口获取的相关数据交付到中央管理系统进行统一的管理，就可以科学的进行交通管制。 在此基础上，我们还可以将车载自组织网络应用到更为宏观的地方，比如可以将车载自组织网络从某一个固定十字路口扩大到部分城市乡镇，利用车辆导航系统来获取车辆的速度、前进方向以及位置坐标等相关数据，再同附近的车辆的相关信息进行比对，根据这些数据来预判车辆之间是否处于安全距离，这样可以在没有驾驶人员的情况下进行安全驾驶的评估，使得车辆驾驶更为安全。 更值得一提的是，现在的VANETs还可以为驾驶人员和车辆上的乘客提供娱乐服务，在车辆行驶的过程中车辆可以使用因特网、多媒体软件和各种电子娱乐设备，车上的乘客即使没有电脑或者手机，也可以进行各种休闲娱乐，降低了乘车过程中的枯燥和乏味。 总之，车载自组织网络自从诞生开始就占据了车辆舞台的一席之地并且快速的博得了人们的依赖，它不在是单纯的一种ITS技术，更重要的是它已经渐渐融入人们的生活开始成为们在日常出行中必不可少的因素。 因此，越来越多的研究者开始在车载自组织网络领域挥洒汗水力求改进现有的通信方式，车载自组织网络已经成为一个炙手可热的研究课题。 1.2国内外研究历史与现状车载自组织网络是从Ad Hoc网络中衍生出的一种专门应用于车辆通信的新型网络。 最初的Ad Hoc网络可以追溯到1997年。 在那年，美国军方实施了的一个战术互联网TI（Tactical Inter)，它是多跳报文无线网同时也是目前规模最大的无线网络。 尝到无线网络甜头的美国军方之后又在1999年建立了Ad Hoc移动无线网络ELBACTD(Extending theLittoral Battle-space AdvancedConcept TechnologyDemonstration)。 2000年，DAPRA推出的“自愈式雷场系统”也是一个典型的移动Ad Hoc移动无线网络应用实例，它的作用主要是用来突破敌人的地雷防线。 在之后不久，Ad Hoc移动无线网络就从单纯的军方用途中解放出来，开始在民用领域的应用得到长足发展。 在20世纪90年代，笔记本开始进入民用市场，同时，拥有红外技术的无线通信设备也逐渐映入大家眼帘，在这样的趋势下，Ad Hoc网络在民用通信领域占领了一席之地并且逐渐壮大起来。 之后，随着Ad Hoc网络越来越得到人们的重视，IEEE802.il委员会正式将能够自组织，能实现对等式多跳的通信网络正式命名为“Ad Hoc移动无线网络”，在这一天，Ad Hoc移动网第一章绪论3络正式成立。 同时，互联网工程任务组（The InterEngineering TaskForce,IETF)成立了MANET(Mobile Ad Hoc Network)工作组，专门用来来研究Ad Hoc网络，并且制订出相关的各种协议与草案。 就在同一时间，国内外各类院校以及各种研究机构也看到了Ad Hoc网络的潜在价值开始对它进行了多种研究。 各种国际会议也积极组织研究组就Ad Hoc网络中存在的问题以及新提出的各种草案开始进行讨论和验证。 也就这么几年之间，Ad Hoc网络已经成为学术界研究的热点。 在xx年，美国的联邦通信委员会(FCC)也在无线网络中专门划分了一个短程通信频段DSRC(Dedicated ShortRange Communication)给车辆之间进行通信，即5.85-5.925GHz频段，如图1-1所示。 这个频段可以分成两种通信方式，一种是提供车辆与车辆之间的通信IVC(Inter-Vehicle Communication)；另外一种是车辆与路边基础设施的通信VRC(Vehicle-to-Roadside Communication)的方式，这个频段的划分为智能交通系统带来了巨大的变革。 图1-1DSRC信道分配在最近这段时间，在欧盟IST也专门设立了利用车载网络来实现车辆之间相互通信的项目，其中比较著名的包括了CarTALK2000以及FleetNet。 xx年8月开始，欧盟的IST下的第5程序框架组资助了一项研究利用车辆间相互通信来辅助驾驶的项目CarTALK2000，整个项目持续3年，主要实现的内容有开发出一个能够实现多种应用的车间通信的平台；内部使用的解决方案都已经全部标准化；实现了车间通信所需要相关通信协议；演示车辆可以通过安装实例系统来进行一些简单的应用演示。 通过这个项目再一次展现出了车载自组织网络在车间通信上的优越。 另外一个比较著名的是FIeetNet，它提出的方案是基于TD-SCDMA技术的移动自组网。 CH172CH174CH176CH178CH180CH182CH184车辆通信碰撞避免服务信道服务信道控制信道联合服务信道长距离功率信道5.8555.8655.8755.8855.8955.9055.9155.9255.850电子科技大学研究生学位论文4在xx年，Infor设置了VANET分会，专门对车载自组织网络面临的问题和热点进行讨论。 主要有下面几个研究的热点。 （1）数据发布和路由车载自组织网络中比较核心的问题就是要设计出健壮高效的路由，这将会是影响车载自组织网络能不能大规模扩展应用的最大因素。 车载自组织网络的数据通信可以分为两类，其中之一是安全方向用于处理突发事件的消息分发机制（message dissemination)，另外一种则是类似于传统网路的用于普通英特网和网络文件应用的路由协议。 车载自组织网络可以把一些车辆遇到的突发紧急的消息快速进行广播扩散或者传递给某个目标节点，这样可以快速的报告事故和进行道路的预警。 如果想利用传统的路由来处理这种突发紧急数据存在比较大的技术难点，因为这些数据是突发的，发生的频率很低，不需要维护长期有效的路由，而且要求非常短的反应时间和高度的可靠性。 在车载网络中这方面的相关研究被统一称为数据发布（data dissemination)。 （2）定位问题随着技术的不断发展，在传统的Ad Hoc网络中已经使用了很多诸如GPS、DV_Hop等性能稳定的定位技术。 不过上述的定位技术往往都需要固定的外部设备来辅助定位，并且它们都是用于较大范围内的模糊定位。 但是这些技术并不能很好的满足车载自组织网络中的相关应用，因为车载网络需要更精确的定位，如果车辆定位偏离过大那么车辆之间的距离估测将会非常的模糊，将会造成大量的误报更有甚者可能造成交通事故。 另一方面，车辆定位也不能过分依靠道路两旁的固定基础设施，因为在都市中道路两旁很难新增无线接收装备，而在乡间的马路上也很难部署设备，对于设备的日常维护也会产生巨大的开销。 因此车载自组织网络中的定位需要尽可能的在不依赖基站等技术设备的前提下来进行较为精确的定位。 虽然车载自组织网络对于定位的要求很高，但是随着无线技术的发展，能够较高精确定位的UWB(Ultra WideBand)超宽带宽技术可以很好的解决车辆定位的问题，相信在不久以后，这些新技术会越来越成熟，将会很好的解决车载网络中的定位需求。 （3）安全问题虽然车载自组织网络在车辆通信方面有着比较巨大的优势，但是仍然拥有一系列安全方面的问题，比如数据获取的不精确，或者人为攻击都可能会造成车载自组织网络的效率下降，更严重的还可能会造成车辆的事故对人们的生命财产造成不必要的伤害。 目前发生的比较典型的例子有Sybil攻击。 第一章绪论5 （4）信道接入技术信道接入技术是用来规定车辆节点按照什么样的方式接入无线网络。 信道接入是在车载自组织网络的物理层，节点是否能顺利接入网络将会很大程度上决定这个网络通信质量的好坏。 车载自组织网络的无线信道是一种多跳共享的信道，它同传统的计算机网络有着非常巨大的不同。 目前已经提出的车载自组织网络的信道接入协议有很多种，双信道接入协议:DBTMA,BAPU；多信道接入协议；发送者主动的信道接入协议等，接收者主动的信道接入协议等。 （5）网络的结构车载自组织网络结构对网络的性能、规模和扩充性起着重要的作用。 车载自组织网络一般采用的是分布式的结构，这种结构又可以细分为完全分布式结构(又称为平面结构)和分层分布式结构（又称为分簇结构）。 完全分布式结构的网络有着比较简单对等的结构，它的好处是比较容易搭建，但是缺点在于网络的性能会随着网络规模的增大而降低。 所以完全分布式结构比较适合小型的网络，而不适用于需要扩充的大型网络。 分层分布式结构是将网络中的节点按照它所在的区域分类出若干个簇，这样利用分簇的方法使得每个簇自身能够进行部分的管理，有利于网络的进一步扩充和管理，因而比较适合大型的网络。 目前对分层分布式结构的主要研究方向就是对分簇结构进行改进，尤其是分簇算法，最高节点度算法、基于节点ID的算法、节点权重启发式算法都是目前使用比较多的分簇算法。 （6）能量节省机制在车载自组织网络中能量不足是非常关键的问题，其决定着网络是否能大规模的应用。 在车载自组织网络中，通常釆用自动功率控制、合适的路由算法、智能休眠机制等方式进行节能。 目前，Ad Hoc移动无线网络己经提出的节能机制包括功率控制机制（主要是包括链路层的功率控制和网络层的功率控制），如PCM,PCMA；无线网卡动态关闭机制(包括MAC层节能机制与和2.5层节能机制)；节能路由算法有MBCR等。 （7）服务质量（QoS)保证QoS指的是源节点向目的节点发送数据时，网络需要保证能够为节点提供适合的传输环境，也就是说网络需要有合适的带宽，端到端的延迟比较低，同时分组的丢包率也比较低。 如果只是传统的数据传输，传统的车载网络可以较好的实现，但是随着科技的发展，如今需要进行语音和图像的传输，如果时延比较大，那么接收到的语音就会断断续续不连贯，如果时延抖动比较大，那么接受的语音就会失真，因此这就需要网络能够提供较好的服务质量保证。 为了保证能够有较好的QoS，通常可以用如下的方法源节点在发送数据时尽量寻找较为固定延迟电子科技大学研究生学位论文6较低的路由；为流数据提前进行预留等。 主要的研究热点有QoS路由，QoS Mac协议，QoS信令机制等。 （8）网络互联技术车载自组织网络可以不需要和其他网络相连，成为一个独立的网络在内部完成所有的通信。 虽然车载自组织网络能够独立运作，但是毕竟具有自己的局限性，车辆采集的数据如果能够传输到互联网上，那么可以带动更多有利的网络资源对数据进行加工和利用，不仅如此，如果我们能够将车载网络连接到安全通行系统，那么可以很大的改善战场上的战车布局，提高战场的机动性提高胜率。 因此，车载网络如何能够更好的同其他网络进行有效连接能够相互利用数据和资源，也将是今后研究的一个热点。 （9）其它重要的热点问题除了上面提到的相关问题，车载自组织网络中还存在很多值得研究的相关问题，比如目前还有很多高校学者致力于研究车载网络中的管理问题，以及时间同步问题等。 1.3面临的挑战车辆由于具有高机动性的特性，使得车辆的Ad-hoc网络的路由颇具挑战。 其他静态网络或者MANETs网络中的节点都是静态的或者移动非常缓慢，但是在VANETs网络中节点的位置都是瞬时有效的且时刻变化的，我们很难找到一个稳定的路由路径传递信息。 同时，在MANETs网络中链路层协议的设计方法，例如无线接入点（AP）握手、媒体访问控制（MAC）层超时管理、地址解析协议（ARP）超时等，由于VANETs需要网络层协议能够对信道条件和车辆的移动做出快速的相应，这些传统设计方法已经显示出比较低的性能，可能会导致启动延时，未充分使用带宽和带宽的不公平分配。 在网络层方面，虽然不少研究论文为车载网络研发出了不少具有环境自适应功能的协议，比如VADD和MDDV，他们根据车辆自身的特性，利用GPS以及数字地图定位，对车载网络中数据报文的转发有了很大的提高。 总的来说，这些协议依然是以数据包为单位，他们在从源节点到目的节点过程中都保持不变。 然而这样的数据转发模式，在车载网络中性能也不佳。 例如在交通堵塞检测中，每辆车都会产生交通堵塞的报告，他们同时都是报告的产生者，都是源节点，如果判断出什么时间什么车辆是应该发送报告的目的节点，将难于判断。 车辆节点由于是分布式布局的，如何能有效的对这些节点采集的数据进行有第一章绪论7效管理也同样是车载自组织网络中一个很关键的问题。 传统的分布式数据管理必须要求地理上分散的多台服务器连接在同一网络，虽然人们可以把车载网络整体看做一个分布式数据库，其中的每一辆车都是一个独立的本地数据库，由车和车之间通过交换数据来更新整个数据库系统，但是，每辆车所在的网络有可能不同，这会使得同一地段可能会产生多个数据库系统，各个数据库系统之间的数据怎么交换和更新，将会是一个难题。 然而，最大的挑战还不仅仅是每个节点位置的时刻变化，还有目标节点的具体坐标。 我们最终总可以找到传递数据包给目标节点的过程节点，但是我们却很难找到目标节点的每时每刻所在的地点。 因此，如何能够时刻追踪移动的目标节点并且保证数据包最终可以传递给他，这是一个非常重要的研究内容。 1.4本文的主要贡献与创新本文立足于当前车载自组织网路的基本现状，从目前比较流行的路由协议出发，通过分析它们的不足提出了两种基于VADD协议的新型的路由协议ABT和PVAT，主要创新点和贡献如下当前车载网络中比较流行的路由协议对于目的节点位置的追踪都比较粗略，d以GPSR路由协议为例，车辆都是按照一个时间周期间断的向周围的车辆发送自己的位置，而传输过程中目的节点移动的距离并没有及时获取，这样有可能因为目的节点位置的偏移造成数据包没有传递到目的节点的有效接收范围内。 本文提出的两个新型路由协议主要就是用于解决当前目的节点位置偏移这一问题，使得数据包可以更准确的传递给目的节点，进而改善了车载自组织网络中丢包过多的情况。 ABT的主要创新点在于添加了一个数据包扩散区域，数据包最开始的传输是类似VADD协议的传输方式，但是当数据包进入这个扩散区域时，数据包的传递方式将会变成类似广播的方式，每一个车辆节点都会向区域内的所有邻居车辆发送数据包，通过洪泛的方式保证了目的车辆无论在这个扩散区域的具体哪一个位置都能接收到数据包。 PVAT的主要创新点在于充分利用了街道两边停靠的停泊车辆这些被忽略的资源。 因为以前的路由协议往往将注意力集中在道路上飞驰的移动车辆，使得停靠的车辆资源被浪费。 而PVAT算法可以利用停靠车辆来追踪目的车辆的前进方向，这样既提高了数据包传递的准确率，也使得车载自组织网络中的资源能够得到充分的利用。 电子科技大学研究生学位论文81.5本论文的结构安排本文一共使用了六个章节来对两个新的路由协议ABT以及PVAT进行阐述和分析，每一章的具体内容如下第一章是绪论，这一章首先阐述了本论文的研究工作背景以及研究两种新型算法有何意义，然后简要介绍了车载自组织网络从诞生到现在的历史进程以及当前车载自组织网络的研究热点，之后通过分析目前车载自组织网络所具有的挑战和应用时出现的一些难点，进而提出本篇论文对这些难点的改善方法和改善过程中应用到的创新点。 最后描述了整篇论文的章节安排。 第二章简要介绍了一下Ad Hoc移动无线网络的基本知识以及路由协议。 车载自组织网络作为Ad Hoc移动无线网络的一个延伸，它拥有了无线自组织网络的基本特征，同时在数据传输过程中也有很多协议是在原来Ad Hoc网络的路由协议基础上进行的修改，因此只有先了解了Ad Hoc网络，才能更好的理解车载自组织网络。 在那之后进行了车载自组织网络分析，其中包括了车载自组织网络的体系结构的概述，之后重点介绍了当前应用比较广泛的一些路由协议。 第三章首先分析了当前比较流行的路由协议中存在的一些问题，通过对这些问题的分析，提出两种通过利用自适应目的节点移动来解决问题的新路由协议ABT（Area BasedTracking）以及PVAT（Parked VehicleAssisted Tracking），分别详细描述了这两种协议解决问题的思想。 第四章是两种协议的具体具体算法，其中包括了两个协议所需要的场景条件，以及两个协议的具体算法。 最后还综合了两种新的协议提出一种综合自适应路由算法。 第五章为两种算法的仿真与分析。 本论文通过VaMobiSim软件建立道路和车辆的运动模型，利用Network Simulator2软件进行协议仿真，得出了两种新协议的仿真结果，同时也把当前流行的几种路由协议进行了仿真，最后具体比较分析了几种路由协议的仿真结果，验证本文提出的两种新路由协议有比较好的性能。 第六章是本文的总结和展望，这一章针对本文所有章节做了一个总结与归纳，并且提出了对以后继续这个研究工作所需要面对的问题以及对新型路由算法的展望。 第二章相关技术基础9第二章相关技术基础目前基于车辆之间和车辆同路边设施之间通信的应用越来越多，前景也备受瞩目，人们在移动自组织网络中经过总结归纳出一种新型的网络，它专门用于车辆之间的通信，被称为车载自组织网络VANET。 VANET将行驶于道路上的车辆模拟为网络中的移动节点，将路边的服务终端模拟成网络中的静态节点，利用这些节点上的传感器，来检测交通和周边环境的情况。 由于车辆具有高速移动、分布不均匀等影响，VANET具有传输信号受干扰较大，网络拓扑结构在时刻改变，建立的路由不稳定等自己的特性。 要了解车载自组织网络，首先必然要了解车载自组织网络的基础，P2P技术以及Ad Hoc移动无线网络。 所以首先我们将对P2P技术做一定的介绍，之后对Ad Hoc移动无线网络中的路由协议进行简要介绍。 2.1P2P技术介绍P2P结构起源于当初的联网通信模式，比如在一个区域范围内PC机通过局域网连接通信，而后来演变出TCP/IP协议之上的通信模式，因而P2P不是新技术，而是新的应用技术模式。 首先应用P2P结构的是由帕克莱大学的SETIhome研究计划。 1999年，该计划想要使用P2P技术分析行星的无线电信号进而查找出宇宙中是否存在外星文明。 它的作法是利用P2P技术串联所有研究人员的闲置计算机，并行计算庞大的数据，然后将计算结果传给总部。 P2P也就是Peer-to-Peer，可以理解为对等联网1。 它是由通过网络连接多个硬件的信息控制技术。 IBM对P2P的定义为由若干通过网络连接的计算机构成，具有以下至少一种特征系统依靠边缘化设备的协作，每一个设备可以直接从其他成员而不是从服务器进行数据操作；成员即是服务器同时也可以充当客户端；系统中的用户能够意识到其他用户的存在，能够建立起一个虚拟的或者实际的群体。 P2P技术使得数据从单一的主服务器演变到了所有用户都保留部分数据，这使得每个用户的设备都同时拥有服务器和客户端双重特征。 P2P网络根据是否具有主服务器可以分为混合式、分散式和有超级节点的P2P网络。 混合式P2P网络中包含一个中央服务器，但是同C/S模式中的服务器不同，它只是提供索引服务，只是用来记录内容的索引以及节点的必要信息，主要是用来辅助节点直接建立连接，内容本身依旧分布在每一个节点中，内容由节点和节电子科技大学研究生学位论文10点之间进行传递，如Napster（如图2-1）、eDonkey、eMule。 有中央节点的P2P网络，它可以利用中央节点对四周的节点进行统一管理，这种结构特便于发现邻居节点，但是存在着单点失效的问题，如果中央服务器出现故障，整个网络都将会瘫痪不能正常运作。 中央服务器IBM兼容机IBM兼容机IBM兼容机IBM兼容机IBM兼容机IBM兼容机图2-1Napster网络工作原理分散式P2P网络如图2-2，它没有服务器，是利用节点之间相互连接构成一个分散网络。 各个节点通过对等协议的客户端来搜索网络中可用的对等节点，节点之间不用借助服务器就可以直接建立起连接。 这种P2P网络允许用户之间通过自定义的规则来建立自己的网络。 不过这样的缺点在于没有中心管理者，不利于管理而且安全性比较差2。 IBM兼容机IBM兼容机IBM兼容机IBM兼容机IBM兼容机图2-2分散式P2P网络拓扑混合P2P网络各个节点之间可以建立连接，但是网络中也需要服务器来进行节点的认证和建立索引机制，不过这里的服务器只是用来辅助节点建立连接的过第二章相关技术基础11程，一旦成功连接，服务器就不再进行辅助，让节点之间直接进行通信。 2.2Ad Hoc网络的介绍2.2.1Ad Hoc网络概要Ad Hoc网络3是多个有无线收发装置的移动端相互通过无线相连的一个可以支持多跳，能够临时自治的系统。 Ad Hoc移动无线网络中可以没有固定的基础设施。 在这个网络中，每个用户终端不仅可以移动，同时还需要进行网络路由的相关组建和维护；同时，用户终端还需要运行各种面向用户的应用程序。 Ad Hoc网络有以下四个主要特点。 （1）网络拓扑结构是时刻变化的Ad Hoc网络中没有设定外部的通信设备也没有配备服务器，网络节点没有限制速度和移动方向，节点在移动过程中也容易受到现实的环境影响，数据包在传递过程中会存在一些干扰因素。 （2）多跳通信由于两个网络节点往往有可能不出现在同一个覆盖网络内，这时就需要采用Ad Hoc移动无线网络多跳通信，实现不同网络之间节点之间的通信。 （3）较低的安全性Ad Hoc网络中节点是直接通过无线信道传递数据包，由于没有中央结点来做安全验证，网路中数据就很容易进行伪造，而接收端也没有较好的验证机制，这使得接收端很难发现伪造的数据包，网络传输过程中没有严格的封装机制，报文很容易被第三方窃取。 一旦上述的攻击出现，那么Ad Hoc网路将无法正常工作4。 Ad Hoc网络的节点由主机、路由器和电台三个部分组成。 通常节点可以有图2-3所示的几种类型。 图2-3节点分类2.2.2Ad Hoc网络的协议分类移动无线网络划分为5层如图2-4，物理层虽然在最底层，但是起着很关键的电子科技大学研究生学位论文12作用。 首先，物理层其实就是数据包的具体传送介质，通常采用的是2.4G的ISM频段。 其次，物理层要根据数据包的不同采用不同的通信机制，因为网络搭建方式以及节点特性都有不同，只有选择适当的通信机制才能最好的完成数据包的传递。 数据链路层主要解决介质接入控制，以及数据能过顺利传输，节点之间的数据能够同步，同时也要注意介质中数据的流量大小，要能合理分配带宽不会造成浪费同时也不会造成拥堵。 网络层主要负责从周围节点中找出适合的节点建立起稳定的路由，同时要保障在传输过程中路由不会造成拥塞。 传输层则主要是提供较为稳定的端到端服务，它能够将用户的应用同下层通信子网的具体报文传输相隔离。 应用层主要是提供各种应用服务，具体可以分为实时应用，自适应应用以及数据包业务。 其中实时应用要求数据包传递的时延很小，并且丢包率也有较高的要求。 而数据包业务则可以没有严格的质量保证，只要数据包最终能被目的节点接收。 Data LinkLayer AppicationTCP IPLLC MACPhysical图2-4Ad Hoc移动无线网络协议栈目前提出的Ad Hoc路由协议一般有如下几种方式表驱动和按需驱动。 表驱动也被称为先验式路由，按需驱动也称为反应式路由，也有将两种路由相结合的混合式路由。 每种路由比较有代表性的路由协议如下图2-5所示。 表驱动路由协议，是利用每个节点都维护一张路由表，并在网络中节点产生变化时重建路由表，这个路由表主要是用来保存该节点能够联系到的所有节点。 这样每个节点的路由表都能反映整个网络，源节点要发送报文，只需要利用路由表查到目的节点的路由，就可以直接送达。 这类路由协议是在原有的自组织网络路由协议基础上进行一定的改进得到的。 (1)DSDV在DSDV（Destination SequencedDistance Vector）协议中，网络中的节点都要求保存全局路由表，其中保存了所有可能同该节点建立连接的邻居节点，其中也记录了两个节点之间如果建立连接中间间隔的跳数。 为了验证路由表中每一个路第二章相关技术基础13由的有效性，每条路由的记录都会被赋予一个唯一的序列号，当节点需要建立路由时，可以通过这个序列号来验证该条路由是否仍在有效期内。 图2-5Ad Hoc移动无线网络路由协议分类 (2)WRP WRP（Wireless RoutingProtocol）协议中，每个节点会记录路由表、距离表、链路状态表和消息重传列表。 节点可以通过这几张表内的信息综合得到自己同哪些节点可以进行连接以及当前处于什么连接状态。 为了让周围的节点知道自己的存在，每一个节点就算没有数据需要发送，也需要每隔一段周期发送一个Hello信息来表明自己所处的位置。 图2-6DSDV举例AdHoc路由协议先验式路由协议反应式路由协议混合式路由协议DSDV CGSRWRP AODVDSR LMRTORA ZRP(A,1,A-550)(B,0,B-102)(C,1,C-588)(A,1,A-550)(B,0,B-102)(C,1,C-588)A BC目的下跳跳数序列节点节点A A0A-550B B1B-102C B2C-588目的下跳跳数序列节点节点A