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可信无线自组网络技术

发布时间: 2022-08-15 00:49:45

什么是无线网格网技术

无线网络技术

一、定义


无线网格网是指大量终端通过无线连成网状结构,各节点通过路由交换数据,是一种低功率的多级跳点系统。

二、工作原理

1.其核心是让网络中的每个节点都发送和接收信号,使普通无线技术过去一直存在的可扩充能力低和传输可靠性差等问题迎刃而解。网络中大量终端设备能自动通过无线连成网状结构,网络中的每个节点都具备自动路由功能,每个节点只和邻近节点进行通信,因此是一种自组织、自管理的智能网络,不需主干网即可构筑富有弹性的网络。传统无线通信网络必须预先设计和布置网络,它的传输路径是固定的,而网格网络的传输路径是动态。

2.无线网格式网络(WirelessMeshNetwork)是移动AdHoc网络的一种特殊形态,它的早期研究均源于移动AdHoc网络的研究与开发。它是一种高容量高速率的分布式网络,不同于传统的无线网络,可以看成是一种WLAN和AdHoc网络的融合,且发挥了两者的优势,作为一种可以解决“最后一公里”瓶颈问题的新型网络结构。WMN被写入了IEEE802.16(即,WiMax)无线城域网(WirelessMunicipalAreaNetwork,WMAN)标准中。

3.无线网格网中每个节点都能接收/传送数据,也和路由器一样,将数据传给它的邻接点。通过中继处理,数据包用可靠的通信链路,贯穿中间的各节点,抵达指定目标。相似于因特网和其他点对点路由网,网格式网络拥有多个冗余的通信路径。如果一条路径在任何理由下中断(包括射频干扰中断),网格网将自动选择另一条路径,维持正常通信。一般情况下,网格网能自动地选择最短路径,提高了连接的质量。根据实践,如果距离减小两倍,则接收端的信号强度会增加四倍,使链路更加可靠,还不增加节点发射功率。网格式网络里,只要增加节点数目,就可以增加可及范围,或从冗余链路的增加上,带来更多的可靠性。

4.今天的网格式无线局域网主要使用基于802.11a/b/g的标准以及802.15.4的Zigbee射频技术。业界的重量级公司,例如Cisco和Intel,确认网格技术是目前无线通信符合逻辑的下一步延伸。网格的使用可以帮助各企业迅速地建立起新的无线网,或在不需要线连基站的条件下,扩展现有的WLANs。因为它们可以为数据传输选择最佳的路径。此外,工业用户还能用嵌入的无线网格,迅速建立起传感器和控制器的网络,进行工业管理和运输管理。


三、特点

1.可靠性大大增强

无线网格网采用的网格拓扑结构避免了点对多点星型结构,如802.11WLAN和蜂窝网等由于集中控制方式而出现的业务汇聚、中心网络拥塞以及干扰、单点故障,从而大大增强其可靠性。

2. 具有冲突保护机制

无线网格网可对产生碰撞的链路进行标识同时可选链路与本身链路之间的夹角为钝角, 减轻了链路间的干扰。

3. 简化链路设计

无线网格网通常需要较短的无线链路长度, 降低了天线的成本, 另一方面, 降低了发射功率, 也将随之降低不同系统射频信号间的干扰和系统 自干扰, 最终简化了无线链路设计。

4. 网络的覆盖范围增大

终端用户可以在任何地点接入网络或与其他的节点联系。与传统的网络相比, 接人点的范围大大的增强, 而且频谱的利用率提高, 系统的容量增大。

5. 组网灵活、 维护方便

由于无线网格网本身的组网特点, 只要在需要的地方加上少量的无线设备, 即可与已有的设施组成无线的宽带接入网。无线网格网的路由选择特性使链路中断或局部扩容和升级不影响整个网络运行, 因此提高了网络的柔韧性和可行性, 和传统网络相比功能更强大、 更完善。

6. 投资成本低

无线网格网初建成本低。无线网格网具有可伸缩性、 易扩容、 自动配置和应用范围广等优

无线网格网混合组网

四、WMN的关键技术

1. 正交分割多址接入(QDMA)技术

QDMA技术是专门为广域范围内通信的最优化以及移动网格网系统设计的。它起源于军事领域,是为了在特殊环境或紧急状况下提供可靠的通信方式。QDMA技术使用直接序列扩频(DSSS)调制技术,工作在2.4GHz的ISM频段上。由于它在MAC子层使用多信道方式(3个数据信道和1个控制信道),因此,与单个信道相比更能适用于高密度的WMN终端设备。QDMA技术提供一个高性能的射频前端,这种前端含有类似于多抽头Rake接收机(一般用于蜂窝网络)的功能和一种克服射频环境快速变化的公平算法。

QDMA可在较广的移动通信范围内提供较强的纠错能力,同时增强的抗干扰能力和信号的灵敏度可使基于QDMA技术的通信网络提供达到250mph的移动速度,而在实际多址环境应用中的IEEE802.11协议只能达到20mph。目前QDMA数据传输的范围达到1600m,而802.11b只有20~50m。除了通信的范围和速率外,QDMA更独特的是内置的定位技术能够对通信设备进行精确定位而不依赖于全球定位系统(GPS),误差不超过10m 。

2. 隐藏终端问题处理技术

由于WMN采用无线传输媒质,因此它与其他无线传输网一样,不可避免地存在隐藏终端和暴露终端问题。由于无线媒质的特殊性,隐藏终端问题都可能发生,都会导致信号碰撞的发生。目前可通过IEEE802.11中的RTS/CTS协议(请求发送/允许发送协议)来避免,但并不能完全解决隐藏终端和暴露终端问题。尽管通过握手机制可以减少隐藏终端问题中冲突的概率和时间,但仍存在节点之间控制报文的冲突,而且不能解决暴露终端问题。事实上,WMN可看作简化的Ad Hoc网络,因此可根据Ad Hoc网络中的一些已有的成熟的方案来解决隐藏终端和暴露终端问题 。

3. 路由技术

WMN的多跳无线网具有动态拓扑的特点,因此对它的路由协议就存在很多要求。WMN的路由协议可以参考Ad Hoc网络现有的一些路由协议。Ad Hoc网络的路由协议大致可以分为先验式(Proactive)路由协议、反应式(Reactive)路由协议以及混合式路由协议。目前几种典型的路由算法有:DSDV(目的序列距离矢量路由协议)、DSR(动态源路由协议)、TORA(临时按序路由算法)和AODV(Ad Hoc按需距离矢量路由协议)。最近,微软公司提出了一种多无线收发器、多跳无线网络的路由协议MR-LQSR,主要思想是在DSR协议的基础上采用最大吞吐量准则,已经开始考虑WMN的特征 。

4. 正交频分复用(OFDM)技术

WMN物理层可以采用正交频分复用(OFDM)技术。OFDM技术是将高速的数据流通过串/并变换,分配到传输速率相对较低的若干个正交子信道中,在每个子信道上进行窄带调制和传输,这样减少了子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道上的频率选择性衰落是平坦的,大大消除了符号间干扰。所采用的数字信息调制有时间差分移相健控(TDPSK)和频率差分移相键控(FDPSK),以快速傅里叶变换(IFFT和FFT)算法实施数字信息调制和解调功能。由于无线信道的频率选择性,所有的子信道不会同时处于深的衰落中,因此可以通过动态比特分配以及动态子信道分配的方法,利用信噪比高的子信道提升系统性能。由于窄带干扰只能影响一小部分子载波,因此OFDM系统在某种程度上能抵抗这种干扰。OFDM结合分集、时空编码、干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术,最大程度提高系统性能,使WMN性能得到进一步优化。

⑵ 5g无线网络关键技术有哪些

摘要 前传和回传

⑶ 无线自组织网络路由技术有哪些

无线自组织网络是一种独立组网的技术,由一组带有无线收发装置的可移动节点组成临时性多跳自治系统。网络无需通信基础设施,在军事和民用方面都具有广阔的应用前景。 路由技术是自组织网络的核心技术之一,网络拓扑的动态特性使得传统路由不再适用,新的路由策略的研究势在必行。论文重点研究动态源路由技术并对其进行改进。 网络节点间通信的不可预测,使得按需路由成为了路由技术的首选,这样有效降低了休眠节点不必要的路由开销,节约了网络带宽资源。DSR路由就是一种常用的按需路由技术。但是大规模网络中,数据分组头部携带完整路由信息以及依靠泛洪来完成路由发现过程都带来了很大开销,对实时性要求高的网络影响很大。对此论文提出了有序泛洪和区域搜索机制来控制路由的开销,并且引入了分层结构来进一步限制成员节点的泛洪请求。通过普通节点对高层节点注册登记,来完成位于不同地域的节点间的通信。结合仿真对比网络性能,达到了路由时延和路由开销的相对平衡。

⑷ 无线移动自组织网络信道接入面临的问题

无线移动自组织网络信道接入面临的问题是传输的信号的正常速率前同步码检测器,以及用于检测根据调制和编码方案的第二集合传输的信号的低速率前同步码检测。

移动自组织网络在结构上具有以下一些主要特征动态拓扑即网络中的节点可以任意移动,因此,网络的拓扑结构也可能会变化。链路带宽受限容量时变由于拓扑动态变化导致每个节点转发的非自身作为目的地的业务量也随时间变化,因此与有线网络不同,它的链路容量表现出时变的特征。

动力受限由于网络节点的移动特征,其中大多数节点以电池为动力,因而,在进行系统设计时,节能就成为一个非常重要的指标。

物理上安全有限移动网络比固定网络有线和无线更易受到安全威胁。除了需要克服无线链路的安全弱点以外,还需要克服移动拓扑所带来的新的安全隐患,除了在结构上的特点外,移动自组织网络在技术上还具有或要求具有以下特征。

完善而又可靠的路由和移动性管理算法提高网络的可靠性和可用性,即降低任何网络部件与网络的其他部分分离的概率,自适应算法和协议调整与适应无线传播环境,网络拓扑和业务条件频率的变化。

低开销算法和协议尽可能地节省无线通信资源。在移动自组织网络中节点或系统的资源比在有线网络中更加珍惜,多重路由在源节点和目标节点之间最好能有多条不同的路由,以降低在某一些节点(特别是作为信息转发的瓶颈节点)中的拥塞,增加网络的可靠性和生存能力。

可靠的网络结构避免网络对某些链路失效或终端,拥塞,路由等过分敏感。根据网络控制结构,移动自组织网络可分为全分布式网络和分层分布式网络。

全分布式移动自组织网络全分布式控制结构网络属于对等网络。在这种网络结构中,没有任何中心控制节点,网络的控制和管理功能均分散到每个节点中,所有节点都是网络控制和管理的参与者。所有节点的软硬件配置及地位均相同,都提供维护和修正路由表,监测和维护网络连接,检测拥挤状态和控制业务流量等功能。

该结构的优点是可靠性高,抗毁能力强,能动态跟踪网络的拓扑变化。其不足之处是每个节点都需有较大的存储容量和较强的处理能力,网络开销大。

分层分布式移动自组织网络分层分布式控制网络形成过程如下从网络的普通节点中,筛选出一组节点作为控制节点群首,由这些控制节点组成一个全分布式控制的干线网络,每个控制节点具有相同的责任和权力,可各自控制一群普通节点。

当网络节点数较大时,还可从控制节点中再筛选出一组超群控制节点超群首,由这些超群控制节点组成一个全分布控制的网络。如果需要,还可从超群控制节点中产生更高一层的控制节点,直至产生最高层的控制节点。

根据网络的组网体制,移动自组织网络可分为集中式移动自组织网络和分散式移动自组织网络。

⑸ 什么是自组织网络自组织网络有哪些特点

移动自组织网络是一种移动通信和计算机网络相结合的网络,是移动计算机网络的一种,用户终端可以在网内随意移动而保持通信。移动自组织网络能够利用移动终端的路由转发功能,在无基础设施的情况下进行通信,从而弥补了无网络通信基础设施可使用的缺陷。自组网技术为计算机支持的协同工作系统提供了一种解决途径,主要特点有:
网络拓扑结构动态变化
在移动自组织网络中,由于用户终端的随机移动、节点的随时开机和关机、无线发信装置发送功率的变化、无线信道间的相互干扰以及地形等综合因素的影响,移动终端间通过无线信道形成的网络拓扑结构随时可能发生变化,而且变化的方式和速度都是不可预测的。
自组织无中心网络
移动自组织网络没有严格的控制中心,所有节点的地位是平等的,是一种对等式网络。节点能够随时加入和离开网络,任何节点的故障都不会影响整个网络的运行,具有很强的抗毁性。
多跳网络
由于移动终端的发射功率和覆盖范围有限,当终端要与覆盖范围之外的终端进行通信时,需要利用中间节点进行转发。
值得注意的是,与一般网络中的多跳不同,无线自组网中的多跳路由是由普通节点共同协作完成的,而不是由专门的路由设备完成的。
无线传输带宽有限
无线信道本身的物理特性决定了移动自组织网络的带宽比有线信道要低很多,而竞争共享无线信道产生的碰撞、信号衰减、噪音干扰及信道干扰等因素使得移动终端的实际带宽远远小于理论值。
移动终端的局限性
自组织网络中的移动终端(如笔记本电脑、手机等)具有灵巧、轻便、移动性好等优点,但同时其电源有限、内存小、CPU性能低等限制,使得我们在开发应用程序时,需要考虑这些因素。

⑹ 无线自组织网络都有什么关键技术

无线自组织网络(mobile ad-hoc network)是一个由几十到上百个节点组成的、采用无线通信方式的、动态组网的多跳的移动性对等网络。其目的是通过动态路由和移动管理技术传输具有服务质量要求的多媒体信息流。通常节点具有持续的能量供给。

⑺ 无人机自组网与中继站自组网各自的优势与不足

摘要 通信新技术

⑻ Ad hoc无线自组网络 与无线网络的联系区别 特点 详解 不懂得闪

Ad Hoc网络,网络是随时生成而且具有易构性,不需要事先存在的网络来支持。Ad Hoc网络由移动主机构成,移动主机之间可以直接通信,而移动主机不仅收发数据,同时还转发数据。此外目前的移动通信系统主要为用户提供语音通信功能,通常采用电路交换,拓扑结构比较稳定。而Ad Hoc网络使用分组转发技术,主要为用户提供数据通信服务,拓扑结构易于变化。