《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》教學(xué)PPT課件

《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》教學(xué)PPT課件,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),聯(lián)網(wǎng),技術(shù),教學(xué),PPT,課件 導(dǎo)讀本章介紹自組網(wǎng)的定義、特點及其應(yīng)用，使讀者了解無線自組網(wǎng)的協(xié)議棧及其關(guān)鍵技術(shù)；了解無線自組網(wǎng)的路由技術(shù)，無線自組網(wǎng)路由協(xié)議面臨的問題、無線自組網(wǎng)對路由協(xié)議的要求、主動路由協(xié)議、按需路由協(xié)議等；了解路由協(xié)議的分類，其中主要掌握按需路由和主動路由；了解無線自組網(wǎng)MAC接入面臨的問題，其中主要掌握隱藏終端和暴露終端；了解MAC接入?yún)f(xié)議的分類及發(fā)展。16.1 無線自組網(wǎng)概述移動無線自組網(wǎng)（Mobile Ad hoc Networks，MANET）也被稱為多跳無線網(wǎng)（Multi-hop Wireless Network）。它起建于1970年，由美國國防部高級研究計劃局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）資助研究，這種新型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架技術(shù)是采用無線分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（Packet Radio Network，PRNET）進行數(shù)據(jù)通信的，創(chuàng)建之初應(yīng)用于戰(zhàn)場環(huán)境，是一種為軍方服務(wù)的無線分組網(wǎng)絡(luò)。2無線自組網(wǎng)的定義無線自組網(wǎng)（Ad hoc）是由一組帶有無線通信收發(fā)裝置的移動終端節(jié)點組成的一個多跳的臨時性無中心網(wǎng)絡(luò)，可以在任何時刻、任何地點快速構(gòu)建起一個移動通信網(wǎng)絡(luò)，并且不需要現(xiàn)有信息基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的支持，網(wǎng)中的每個終端可以自由移動，地位相等。35個節(jié)點組成的自組網(wǎng)4無線自組網(wǎng)的特點1）動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2）網(wǎng)絡(luò)的自組性3）多跳組網(wǎng)方式4）有限的無線傳輸帶寬5）移動終端的自主性和局限性6）分布式控制網(wǎng)絡(luò)7）安全性差的網(wǎng)絡(luò)8）網(wǎng)絡(luò)的可擴展性不強9）存在單向的無線信道10）生存時間短5自組網(wǎng)的應(yīng)用自組網(wǎng)作為現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的一種補充和擴展，主要應(yīng)用在沒有現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施支持的環(huán)境中或現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)不能滿足移動性、機動性等要求的情況下，例如，軍事作戰(zhàn)環(huán)境；在救火、救生等需要緊急部署通信網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境；在人員處于沒有現(xiàn)成網(wǎng)絡(luò)支持但又需要協(xié)同工作的商業(yè)活動中；可“穿戴”計算機應(yīng)用環(huán)境。6無線自組網(wǎng)的協(xié)議棧Ad hoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)使用了簡化的OSI參考模型，它的協(xié)議結(jié)構(gòu)包括了五層：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層與物理層。由于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)采用的是對等結(jié)構(gòu)，不需要使用專用的路由器、交換機等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，因此網(wǎng)絡(luò)中每個結(jié)點都具有相同的層次。7Ad hoc網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型8應(yīng)用服務(wù)應(yīng)用層傳輸服務(wù)傳輸層分組轉(zhuǎn)發(fā)和路由網(wǎng)絡(luò)層鏈路控制/信道接入鏈路層邏輯鏈路控制子層媒體介入控制子層無線信道物理層無線自組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)（1）MAC協(xié)議（2）路由協(xié)議（3）服務(wù)質(zhì)量（QoS）（4）安全問題（5）功率控制（6）網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)（7）物理層自適應(yīng)技術(shù)96.2 無線自組網(wǎng)的路由技術(shù)路由是在IP網(wǎng)絡(luò)中用來實現(xiàn)分組的正確轉(zhuǎn)發(fā)的進程，把信息從源穿過網(wǎng)絡(luò)傳遞到目的的行為，在傳輸過程中至少遇到一個中間節(jié)點。路由的功能是在網(wǎng)絡(luò)層進行實現(xiàn)的。路由包含兩個基本的動作：確定最佳路徑和通過網(wǎng)絡(luò)傳輸信息，在路由的過程中，后者也稱為數(shù)據(jù)交換。10自組網(wǎng)路由協(xié)議面臨的問題Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)中由于節(jié)點的任意移動性導(dǎo)致拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動態(tài)、隨機且較快速地變化，這樣常規(guī)路由在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化時，就會花很大的代價重新路由，而且協(xié)議狀態(tài)將始終處于不收斂狀態(tài)，占用大量的網(wǎng)絡(luò)資源，致使信息的傳輸無法實現(xiàn)。11自組網(wǎng)對路由協(xié)議的要求 收斂迅速。提供無環(huán)路由。避免無窮計算?？刂乒芾黹_銷小。對終端性能無過高要求。支持單向信道。盡量簡單實用。12自組網(wǎng)路由協(xié)議分類13主動路由協(xié)議主動路由協(xié)議也被稱為表驅(qū)動路由協(xié)議、先應(yīng)式路由協(xié)議，其路由發(fā)現(xiàn)策略類似于傳統(tǒng)的路由協(xié)議。在主動路由協(xié)議中，網(wǎng)絡(luò)的每一個節(jié)點都要周期性的向其他節(jié)點發(fā)送最新的路由信息，并且每一個節(jié)點都要保存一個或更多的路由表來存儲路由信息。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，節(jié)點就在全網(wǎng)內(nèi)廣播路由信息，這樣每一個節(jié)點就能連續(xù)不斷地獲得網(wǎng)絡(luò)信息。14按需路由協(xié)議按需路由協(xié)議也被稱為反應(yīng)式路由協(xié)議、源啟動路由協(xié)議。與主動路由協(xié)議不同的是，按需路由協(xié)議僅在需要路由時才由源節(jié)點創(chuàng)建，因此，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由表內(nèi)容是按需建立的，它可能僅僅是整個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息的一部分。通信過程中維護路由，通信完畢后便不再進行維護。156.3 無線自組網(wǎng)的MAC接入由于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的特殊組織形式，固定網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議和有中心無線網(wǎng)絡(luò)的很多協(xié)議無法直接被它采用，因而需要設(shè)計專門適用于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議，信道接入?yún)f(xié)議便是其中研究熱點之一。如何控制對共享信道的接入，是數(shù)據(jù)鏈路層的一個子層MAC子層的主要任務(wù)。MAC位于數(shù)據(jù)鏈路層的底層，負(fù)責(zé)連接和控制物理層的通信介質(zhì)。16無線自組網(wǎng)MAC接入?yún)f(xié)議面臨的問題由于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)特殊的網(wǎng)絡(luò)組織形式，它的信道接入?yún)f(xié)議面臨很多新的問題。這些問題包括不同的信道共享方式、隱藏終端和暴露終端問題和節(jié)點移動的影響等。17無線自組網(wǎng)MAC接入?yún)f(xié)議根據(jù)信道的訪問方式不同，無線自組網(wǎng) MAC 協(xié)議可以分為：受控訪問、隨機訪問和混合訪問三種。根據(jù)無線自組網(wǎng)中使用信道數(shù)量的不同，MAC 協(xié)議可以分為：單信道訪問協(xié)議、雙信道訪問協(xié)議和多信道訪問協(xié)議三類。18MAC 接入?yún)f(xié)議的發(fā)展（1）采用雙信道和多信道（2）由發(fā)送者發(fā)起信道預(yù)約轉(zhuǎn)變?yōu)橛山邮苷甙l(fā)起（3）采用令牌環(huán)（4）節(jié)能19