2021-07-29
基于基础设施的无线电通信系统,如 DMR、TETRA等,依靠蜂窝、光缆、IP连接或 WiFi 技术向用户提供语音和数据。无线网状网络(也称为无线自组网,或移动自组网)无线通信系统是一种在不影响用户高质量服务的情况下移除这些基础设施并增加移动性的系统。
有许多技术可用于提供强大的无线自组网功能,包括以下内容:
1、路由
在移动自组网中,移动节点通过多跳无线链路相互通信。网络不需要任何固定的基础设施,如蜂窝覆盖、光缆等。网络中的每个节点都可以充当路由器,将数据包转发到其他节点。开发一种能够有效地在节点之间寻找路由的动态路由协议已经成为adhoc网络设计的关键。
感知拓扑变化
移动自组网路由协议必须能够检测网络拓扑的动态变化。因为移动自组网需要多跳通信。因此,路由协议必须保证路径中的链路具有强连通性。Adhoc 网络中的节点必须知道其周围环境以及可以与其直接通信的节点。移动自组网中提供网络连接的方式主要有两种:扁平路由网络结构和分层路由网络结构。在扁平路由网络结构中,所有节点都是平等的,数据包的路由基于对等连接。但是,在分层路由结构中,下层必须至少有一个节点作为网关与上层连接。
保持拓扑连接
由于每个移动设备都可以随时更改其位置,因此网络拓扑经常变化。这样,移动自组网路由协议必须动态更新链路状态并重新配置自身,以保持节点之间的强连通性。如果采用集中控制的路由算法,为了将节点链路状态的变化传递给所有节点,会消耗过多的时间和精力,这显然是不合适的。因此,必须采用完全分布式的路由算法。
适应性强
与有线网络中的静态节点相比,ad hoc 网络需要高度自适应的路由机制来处理快速的拓扑变化。传统的路由协议,如距离向量和链路状态算法,需要在指定路由器之间交换大量的路由信息,因此无法在自组网中有效工作。因此,针对ad hoc网络的特点提出了一种新的路由算法。总的来说,这些路由算法可以分为三种:表驱动算法、需求驱动算法、表驱动和需求驱动算法的混合算法。
表驱动路由协议使用周期性路由数据包广播来交换路由信息。每个节点维护到整个网络中所有节点的路由。需求驱动的路由协议根据发送节点的需要按需进行路由发现过程。网络拓扑和路由表内容也是按需建立的,因此其内容可能只是整个网络拓扑信息的一部分。
2、高级安全机制
当前的安全策略是基于密码的身份验证协议。它不同于传统的密码认证。其密钥和密码的生成由多台设备决定,而不是由一台设备决定。它还提供了完善的密码更新机制,主要解决传感器网络中传感器与控制器之间可能存在的不安全问题。异步分布式密钥管理,它提出密钥管理服务由多个节点(一组)而不是单个节点管理。
3、互联
无线自组网是一个多跳网络。网关路由器可以实现多个移动自组网互连的功能,组网中的节点可以访问网络。这种形式可以为位于不同位置的工作组提供协作通信能力。无线自组网与互联网和广域网互连。从外面看,可以认为ad hoc 网络是一个IP子网。网络中一些数据包的传输是由网络中的路由协议完成的(数据包可能要经过多跳才能到达目的地),当数据包进入或离开子网时,使用标准的IP路由机制,这就要求网关节点能够运行多种路由协议。