自组织网络特点及定义
发布时间:2008/11/26 0:00:00 访问次数:3686
按照移动通信系统是否具有基础设施,移动无线网络可分为两种:一种是有固定基础设施的网络,这种网络通过中心节点来传输信息,中心节点之间通过电缆或光纤进行互连,各个终端直接和中心节点通信,典型的应用就是无线局域网、蜂窝无线系统等,而另外一种没有固定基础设施的网络,就是无线自组织网络,简称自组织网络或自组网。自组织网络是由一组带有无线收发装置的移动终端节点组成的无中心网络,是一种不需要依靠现有固定通信网络基础设施的、能够迅速展开使用的网络体系,是没有任何中心实体、自组织、自愈的网络;各个网络节点相互协作、通过无线链路进行通信、交换信息,实现信息和服务的共享;网络中两个无法直接通信的节点可以借助于其他节点进行分组转发,形成多跳的通信模式。
自组织网络中,每个移动终端具备路由器和主机两种功能:作为主机,终端需要运行面向用户的应用程序;作为路由器,终端需要运行相应的路由协议,根据路
由策略参与分组转发和路由维护工作。由于终端的无线传输范围有限,两个无法直接通信的终端节点往往会通过多个中间节点的转发来实现通信。自组织网绛同时具各移动通信网络和计算机网络的特点,可以看作是一种特殊的移动计算机网络。图为一个典型的自组织网络。图中,终端a和终端j无法直接通信,但可以通过路径a←→b←→f←→g←→j进行通信。
图 典型的自组织网络结构
自组织网络具有如下显著特点:
(1)网络拓扑结构动态变化
自组网中,用户终端的移动具有很大的随机性,加上无线发射装置发送功率的变化、无线信道间的互相干扰以及地形等综合因素的影响,网络的拓扑结构可能随时发生变化,而且这种变化的方式和速度难以预测。
(2)采用分布式控制方式
在自组网中,不设专门的控制中心,把网络的控制功能分散配置到各节点,网络的建立和调整是通过各节点的有机配合实现的。即自组网均衡了网中各节点的特殊性和重要性,从控制能力上看,各节点没有重要和次要之分,从而可防止一旦控制中心被破坏而引起全网瘫痪的危险,提高了网络的抗毁性。
(3)具有自组织性
自组网不依赖基础设施的支持,网中各节点能相互协调的遵循一种自组织原则,自动探测网络的拓扑信息,自动选择传输路由,自动进行控制,把网中所有节点组成一个有机整体。即使网络发生动态变化或某些节点严重受损时,仍可迅速调整其拓扑结构以保持必要的通信能力。
(4)多跳通信
由于通信距离受限,自组网内的节点间的通信往往是借助其他节点的中继转发而实现的,即要经过多跳。与普通网络中的多跳不同,自组网多跳是由普通节点,而不是由控制中心(如路由设各)完成的。
(5)节点的处理能力和能源受限
自组网中的节点通常具有轻便灵巧,便于携带的特点,但它们以电池这样的易耗尽能源作为电源,并且cpu性能较低、内存较小,这就给应用程序的设计和开发带来一定难度。
(6)信道质量较差
自组网采用无线传输技术作为物理层通信手段。无线信道由于其本身的物理特性,如衰减大、干扰大、多径效应等,信道质量比有线信道差的多。并且由于多个节点分布式竞争使用信道,使得每个节点实际使用的带宽远小于物理层提供的最大传输速率。
(7)安全性面临挑战
自组网由于采用无线信道、分布式控制等技术,更容易受到被动窃听、主动人侵、拒绝服务、剥夺“睡眠”、信息阻塞、信息假冒等各种方式的攻击。由于终端电源有限,自组网无法实现复杂的加密算法,增加了被窃密的可能性。自组网由节点自身充当路由器,不存在服务器等网络设施,也不存在网络边界的概念,这使得自组网中的安全问题非常复杂,传统网络中的安全策略和机制不再适用。
由于自组织网络的特殊性使得其在体系结构、网络组织、协议设计等方面都与现有的无线通信系统(如蜂窝移动通信系统和无线局域网)有着显著的区别。
蜂窝移动通信系统的网络基础设施包括基站、基站控制器、移动交换机以及相关的中继链路等。这种网络的架设周期较长,网络维护和管理需要耗费相当多的人力、物力。而自组织网络不需要固定网络设施的支持就可以独立组网,部署速度要快得多。在蜂窝移动通信系统中,由于设各故障等原因也会导致网络结构出现变化,但总的来讲,网络结构比较稳定。而在自组织网络环境下,网络的拓扑结构是动态变化的。
在无线局域网中,移动节点一般通过接人点(ap)连接到固定网络中,从网络层的角度看,无线局域网是一个单跳网络,而自组织网络则是一个多跳网络。无线局域网的研究内容主要集中在物理层和数据链路层,而自组织网络的研究内容覆盖了协议的所有层。
按照移动通信系统是否具有基础设施,移动无线网络可分为两种:一种是有固定基础设施的网络,这种网络通过中心节点来传输信息,中心节点之间通过电缆或光纤进行互连,各个终端直接和中心节点通信,典型的应用就是无线局域网、蜂窝无线系统等,而另外一种没有固定基础设施的网络,就是无线自组织网络,简称自组织网络或自组网。自组织网络是由一组带有无线收发装置的移动终端节点组成的无中心网络,是一种不需要依靠现有固定通信网络基础设施的、能够迅速展开使用的网络体系,是没有任何中心实体、自组织、自愈的网络;各个网络节点相互协作、通过无线链路进行通信、交换信息,实现信息和服务的共享;网络中两个无法直接通信的节点可以借助于其他节点进行分组转发,形成多跳的通信模式。
自组织网络中,每个移动终端具备路由器和主机两种功能:作为主机,终端需要运行面向用户的应用程序;作为路由器,终端需要运行相应的路由协议,根据路
由策略参与分组转发和路由维护工作。由于终端的无线传输范围有限,两个无法直接通信的终端节点往往会通过多个中间节点的转发来实现通信。自组织网绛同时具各移动通信网络和计算机网络的特点,可以看作是一种特殊的移动计算机网络。图为一个典型的自组织网络。图中,终端a和终端j无法直接通信,但可以通过路径a←→b←→f←→g←→j进行通信。
图 典型的自组织网络结构
自组织网络具有如下显著特点:
(1)网络拓扑结构动态变化
自组网中,用户终端的移动具有很大的随机性,加上无线发射装置发送功率的变化、无线信道间的互相干扰以及地形等综合因素的影响,网络的拓扑结构可能随时发生变化,而且这种变化的方式和速度难以预测。
(2)采用分布式控制方式
在自组网中,不设专门的控制中心,把网络的控制功能分散配置到各节点,网络的建立和调整是通过各节点的有机配合实现的。即自组网均衡了网中各节点的特殊性和重要性,从控制能力上看,各节点没有重要和次要之分,从而可防止一旦控制中心被破坏而引起全网瘫痪的危险,提高了网络的抗毁性。
(3)具有自组织性
自组网不依赖基础设施的支持,网中各节点能相互协调的遵循一种自组织原则,自动探测网络的拓扑信息,自动选择传输路由,自动进行控制,把网中所有节点组成一个有机整体。即使网络发生动态变化或某些节点严重受损时,仍可迅速调整其拓扑结构以保持必要的通信能力。
(4)多跳通信
由于通信距离受限,自组网内的节点间的通信往往是借助其他节点的中继转发而实现的,即要经过多跳。与普通网络中的多跳不同,自组网多跳是由普通节点,而不是由控制中心(如路由设各)完成的。
(5)节点的处理能力和能源受限
自组网中的节点通常具有轻便灵巧,便于携带的特点,但它们以电池这样的易耗尽能源作为电源,并且cpu性能较低、内存较小,这就给应用程序的设计和开发带来一定难度。
(6)信道质量较差
自组网采用无线传输技术作为物理层通信手段。无线信道由于其本身的物理特性,如衰减大、干扰大、多径效应等,信道质量比有线信道差的多。并且由于多个节点分布式竞争使用信道,使得每个节点实际使用的带宽远小于物理层提供的最大传输速率。
(7)安全性面临挑战
自组网由于采用无线信道、分布式控制等技术,更容易受到被动窃听、主动人侵、拒绝服务、剥夺“睡眠”、信息阻塞、信息假冒等各种方式的攻击。由于终端电源有限,自组网无法实现复杂的加密算法,增加了被窃密的可能性。自组网由节点自身充当路由器,不存在服务器等网络设施,也不存在网络边界的概念,这使得自组网中的安全问题非常复杂,传统网络中的安全策略和机制不再适用。
由于自组织网络的特殊性使得其在体系结构、网络组织、协议设计等方面都与现有的无线通信系统(如蜂窝移动通信系统和无线局域网)有着显著的区别。
蜂窝移动通信系统的网络基础设施包括基站、基站控制器、移动交换机以及相关的中继链路等。这种网络的架设周期较长,网络维护和管理需要耗费相当多的人力、物力。而自组织网络不需要固定网络设施的支持就可以独立组网,部署速度要快得多。在蜂窝移动通信系统中,由于设各故障等原因也会导致网络结构出现变化,但总的来讲,网络结构比较稳定。而在自组织网络环境下,网络的拓扑结构是动态变化的。
在无线局域网中,移动节点一般通过接人点(ap)连接到固定网络中,从网络层的角度看,无线局域网是一个单跳网络,而自组织网络则是一个多跳网络。无线局域网的研究内容主要集中在物理层和数据链路层,而自组织网络的研究内容覆盖了协议的所有层。
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