Ⅰ 無線感測器網路的理論及應用的目錄
第1篇總論
第1章無線感測器網路概述
1.1無線感測器網路介紹1
1.1.1無線感測器網路的概念1
1.1.2無線感測器網路的特徵2
1.1.3無線感測器網路的應用4
1.2無線感測器網路的體系結構7
1.2.1無線感測器網路的系統架構7
1.2.2感測器節點的結構7
1.2.3無線感測器網路的體系結構概述8
1.3無線感測器網路的研究進展10
1.3.1無線感測器網路的發展歷程10
1.3.2無線感測器網路的關鍵技術14
1.3.3無線感測器網路所面臨的挑戰14
參考文獻16
第2篇無線感測器網路的通信協議
第2章無線感測器網路的物理層
2.1無線感測器網路物理層概述19
2.1.1無線感測器網路物理層的研究內容19
2.1.2無線感測器網路物理層的研究現狀20
2.1.3無線感測器網路物理層的主要技術挑戰22
2.2無線感測器網路的調制與編碼方法22
2.2.1Mary調制機制22
2.2.2差分脈沖位置調制機制23
2.2.3自適應編碼位置調制機制24
2.3超寬頻技術在無線感測器網路中的應用25
2.3.1超寬頻技術概述25
2.3.2超寬頻技術的基本原理26
2.3.3超寬頻技術的研究現狀29
2.3.4基於超寬頻技術的無線感測器網路31
參考文獻35
第3章無線感測器網路的數據鏈路層
3.1無線感測器網路數據鏈路層概述37
3.1.1無線感測器網路數據鏈路層的研究內容37
3.1.2無線感測器網路數據鏈路層的研究現狀38
3.1.3無線感測器網路數據鏈路層的主要技術挑戰39
3.2無線感測器網路的MAC協議40
3.2.1基於競爭機制的MAC協議40
3.2.2基於時分復用的MAC協議47
3.2.3其他類型的MAC協議54
參考文獻58
第4章IEEE802.15.4標准
4.1IEEE802.15.4標准概述60
4.2IEEE802.15.4的物理層60
4.2.1物理層概述60
4.2.2物理層服務規范61
4.2.3物理層幀結構65
4.3IEEE802.15.4的MAC子層65
4.3.1MAC層概述65
4.3.2MAC層的服務規范66
4.3.3MAC幀結構69
4.3.4MAC層的功能描述70
4.4基於IEEE802.15.4標準的無線感測器網路70
4.4.1組網類型70
4.4.2數據傳輸機制71
參考文獻72
第5章無線感測器網路的網路層
5.1無線感測器網路網路層概述73
5.1.1網路層的研究內容73
5.1.2網路層的研究現狀74
5.1.3網路層的主要技術挑戰75
5.2無線感測器網路的路由協議75
5.2.1以數據為中心的平面路由75
5.2.2網路分層路由77
5.2.3基於查詢的路由79
5.2.4地理位置路由81
5.2.5能量感知路由84
5.2.6基於QoS的路由87
5.2.7路由協議的優化88
5.3無線感測器網路中的數據包轉發策略90
5.3.1包轉發策略的研究背景90
5.3.2基於價格機制的包轉發博弈模型91
5.3.3自發合作的包轉發博弈模型93
參考文獻94
第6章無線感測器網路的傳輸層
6.1無線感測器網路傳輸層概述97
6.1.1無線感測器網路傳輸層的研究內容97
6.1.2無線感測器網路傳輸層的研究現狀98
6.1.3無線感測器網路傳輸層的主要技術挑戰99
6.2無線感測器網路的傳輸協議99
6.2.1PSFQ傳輸協議99
6.2.2ESRT傳輸協議101
6.3無線感測器網路與其他網路的互聯103
6.3.1無線感測器網路與Internet互聯103
6.3.2無線感測器網路接入到網格105
參考文獻109
第7章ZigBee協議規范
7.1ZigBee概述111
7.1.1ZigBee與IEEE802.15.4111
7.1.2ZigBee協議框架112
7.1.3ZigBee的技術特點113
7.2網路層規范113
7.2.1網路層概述113
7.2.2服務規范114
7.2.3幀結構與命令幀115
7.2.4功能描述116
7.3應用層規范117
7.3.1應用層概述117
7.3.2ZigBee應用支持子層117
7.3.3ZigBee應用層框架結構118
7.3.4ZigBee設備協定（profile）119
7.3.5ZigBee目標設備（ZDO）119
7.4ZigBee系統的開發119
7.4.1開發條件和注意事項119
7.4.2軟體開發120
7.4.3硬體開發121
7.5基於ZigBee規范的無線感測器網路122
7.5.1無線感測器的構建122
7.5.2無線感測器網路的構建123
7.5.3基於ZigBee的無線感測器網路與RFID技術的融合124
參考文獻124
第3篇無線感測器網路的核心支撐技術
第8章無線感測器網路的拓撲控制
8.1無線感測器網路的拓撲控制技術概述125
8.1.1無線感測器網路拓撲控制的研究內容125
8.1.2無線感測器網路拓撲控制的研究現狀126
8.1.3無線感測器網路拓撲控制的主要技術挑戰126
8.2無線感測器網路的拓撲控制演算法127
8.2.1功率控制演算法127
8.2.2層次拓撲結構控制演算法129
8.3無線感測器網路的密度控制135
8.3.1連通支配集構造演算法135
8.3.2基於概率覆蓋模型的無線感測器網路密度控制演算法138
參考文獻140
第9章無線感測器網路的節點定位
9.1無線感測器網路的節點定位技術概述142
9.1.1無線感測器網路節點定位的研究內容142
9.1.2無線感測器網路節點定位的研究現狀143
9.1.3無線感測器網路節點定位的主要技術挑戰146
9.2無線感測器網路的定位機制147
9.2.1基於測距的定位演算法147
9.2.2非基於測距的定位演算法151
9.3一種基於測距的協作定位策略159
9.3.1剛性圖理論簡介159
9.3.2基於剛性圖的協作定位理論160
9.3.3LCB定位演算法161
9.4節點位置估計更新策略162
9.4.1動態網路問題162
9.4.2更新策略163
參考文獻164
第10章無線感測器網路的時間同步
10.1無線感測器網路的時間同步概述167
10.1.1無線感測器網路時間同步的研究內容167
10.1.2無線感測器網路時間同步的研究現狀168
10.1.3無線感測器網路時間同步的主要技術挑戰169
10.2無線感測器網路的時間同步機制170
參考文獻180
第11章無線感測器網路的網內信息處理
11.1無線感測器網路的網內信息處理概述182
11.1.1無線感測器網路網內信息處理的研究內容182
11.1.2無線感測器網路網內信息處理的研究現狀183
11.1.3無線感測器網路網內信息處理的主要技術挑戰184
11.2無線感測器網路的數據融合技術184
11.2.1與路由相結合的數據融合184
11.2.2基於反向組播樹的數據融合186
11.2.3基於性能的數據融合187
11.2.4基於移動代理的數據融合189
11.3無線感測器網路的數據壓縮技術191
11.3.1基於排序編碼的數據壓縮演算法191
11.3.2分布式數據壓縮演算法192
11.3.3基於數據相關性的壓縮演算法194
11.3.4管道數據壓縮演算法194
11.4無線感測器網路的協作信號信息處理技術195
11.4.1網元層的CSIP技術195
11.4.2網路層的CSIP技術196
11.4.3應用層的CSIP技術196
11.4.4CSIP技術展望197
參考文獻198
第12章無線感測器網路的安全技術
12.1無線感測器網路的安全問題概述201
12.1.1無線感測器網路安全技術的研究內容201
12.1.2無線感測器網路安全技術的研究現狀202
12.1.3無線感測器網路安全技術的主要技術挑戰205
12.2無線感測器網路的安全問題分析205
12.2.1無線感測器網路物理層的安全策略206
12.2.2無線感測器網路鏈路層的安全策略207
12.2.3無線感測器網路網路層的安全策略207
12.2.4無線感測器網路傳輸層和應用層的安全策略209
12.3無線感測器網路的密鑰管理和入侵檢測技術209
12.3.1無線感測器網路的密鑰管理209
12.3.2無線感測器網路的入侵檢測技術211
參考文獻214
第4篇無線感測器網路的自組織管理技術
第13章無線感測器網路的節點管理
13.1無線感測器網路的節點管理概述216
13.1.1無線感測器網路節點管理的研究內容216
13.1.2無線感測器網路節點管理的研究現狀217
13.1.3無線感測器網路節點管理的主要技術挑戰218
13.2無線感測器網路的節點休眠/喚醒機制218
13.2.1PEAS演算法218
13.2.2基於網格的調度演算法219
13.2.3基於局部圓周覆蓋的節點休眠機制220
13.2.4基於隨機休眠調度的節能機制221
13.3無線感測器網路的節點功率管理222
13.3.1動態功率管理和動態電壓調節222
13.3.2基於節點度的演算法224
13.3.3基於鄰近圖的演算法224
13.3.4基於二分法的功率控制224
13.3.5網路負載自適應功率管理演算法226
參考文獻227
第14章無線感測器網路的資源與任務管理
14.1無線感測器網路的資源與任務管理概述229
14.1.1無線感測器網路資源與任務管理的研究內容229
14.1.2無線感測器網路資源與任務管理的研究現狀230
14.1.3無線感測器網路資源與任務管理的主要技術挑戰230
14.2無線感測器網路的資源管理技術231
14.2.1自組織資源分配方式231
14.2.2計算資源分配232
14.2.3帶寬資源分配235
14.3無線感測器網路的任務管理技術237
14.3.1任務分配237
14.3.2任務調度239
14.3.3負載均衡243
參考文獻245
第15章無線感測器網路的數據管理
15.1無線感測器網路的數據管理概述248
15.1.1無線感測器網路數據管理的研究內容248
15.1.2無線感測器網路數據管理的研究現狀249
15.1.3無線感測器網路數據管理的主要技術挑戰249
15.2無線感測器網路的數據管理系統250
15.2.1TinyDB系統250
15.2.2Cougar系統251
15.2.3Dimensions系統252
15.3無線感測器網路數據管理的基本方法253
15.3.1數據模式253
15.3.2數據存儲254
15.3.3數據索引255
15.3.4數據查詢257
參考文獻260
第16章無線感測器網路的部署、初始化和維護管理
16.1無線感測器網路的部署、初始化和維護管理概述261
16.1.1無線感測器網路部署、初始化和維護管理的研究內容261
16.1.2無線感測器網路部署、初始化和維護管理的研究現狀262
16.1.3無線感測器網路部署、初始化和維護管理的主要技術挑戰263
16.2無線感測器網路的部署技術264
16.2.1採用確定放置的部署技術264
16.2.2採用隨機拋撒且節點不具移動能力的部署技術265
16.2.3採用隨機拋撒且節點具有移動能力的部署技術265
16.3無線感測器網路的初始化技術266
16.3.1UDG模型266
16.3.2基於MIS的初始化演算法266
16.3.3基於MDS的初始化演算法268
16.4無線感測器網路的維護管理技術270
16.4.1覆蓋與連接維護技術270
16.4.2性能監測技術271
參考文獻272
第5篇無線感測器網路的開發與應用
第17章無線感測器網路的模擬技術
17.1無線感測器網路的模擬技術概述275
17.1.1網路模擬概述275
17.1.2無線感測器網路模擬研究概述275
17.2常用網路模擬軟體276
17.2.1OPNET簡介276
17.2.2NS279
17.2.3TOSSIM280
17.3OMNeT++模擬軟體281
17.3.1OMNeT++概述281
17.3.2NED語言282
17.3.3簡單模塊/復合模塊287
17.3.4消息290
17.3.5類庫291
17.4模擬示例296
參考文獻303
第18章無線感測器網路的硬體開發
18.1無線感測器網路的硬體開發概述304
18.1.1硬體系統的設計特點與要求304
18.1.2硬體系統的設計內容304
18.1.3硬體系統設計的主要挑戰305
18.2感測器節點的開發305
18.2.1數據處理模塊設計305
18.2.2換能器模塊設計307
18.2.3無線通信模塊設計307
18.2.4電源模塊設計309
18.2.5外圍模塊設計309
18.3感測器節點原型的開發實例Mica310
18.3.1Mica系列節點簡介310
18.3.2Mica系列處理器/射頻板設計分析313
18.3.3Mica系列感測板設計分析315
18.3.4編程調試介面板介紹317
參考文獻318
第19章無線感測器網路的操作系統
19.1無線感測器網路操作系統概述320
19.1.1無線感測器網路操作系統的設計要求320
19.1.2幾種典型的無線感測器網路操作系統介紹321
19.1.3無線感測器網路操作系統設計的主要技術挑戰321
19.2TinyOS操作系統322
19.2.1TinyOS的設計思路322
19.2.2TinyOS的組件模型322
19.2.3TinyOS的通信模型324
19.3基於TinyOS的應用程序運行過程解析324
19.3.1Blink程序的配件分析325
19.3.2BlinkM模塊分析327
19.3.3ncc編譯nesC程序的過程329
19.3.4Blink程序的運行跟蹤解析329
19.3.5TinyOS的任務調度機制的實現338
19.3.6TinyOS的事件驅動機制的實現342
19.4TinyOS的使用346
19.4.1TinyOS的安裝346
19.4.2創建應用程序348
19.4.3使用TOSSIM模擬調試應用程序348
19.4.4使用TinyViz進行可視化調試349
19.4.5將應用程序導入節點運行350
參考文獻351
第20章無線感測器網路的軟體開發
20.1無線感測器網路軟體開發概述353
20.1.1無線感測器網路軟體開發的特點與設計要求353
20.1.2無線感測器網路軟體開發的內容354
20.1.3無線感測器網路軟體開發的主要技術挑戰355
20.2nesC編程語言355
20.2.1nesC語言介紹355
20.2.2nesC的語法規范356
20.2.3nesC應用程序開發364
20.3無線感測器網路的應用軟體開發367
20.3.1無線感測器網路的編程模式367
20.3.2無線感測器網路的中間件設計370
20.3.3無線感測器網路的服務發現372
參考文獻373
第21章無線感測器網路應用於環境監測
21.1環境監測應用概述375
21.1.1環境監測應用的場景描述375
21.1.2環境監測應用中無線感測器網路的體系架構375
21.2關鍵技術377
21.2.1節點部署377
21.2.2能量管理377
21.2.3通信機制378
21.2.4任務的分配與控制379
21.2.5數據采樣與收集379
21.3無線感測器網路用於環境監測的實例380
21.3.1公路交通監測380
21.3.2建築物健康狀況監測384
21.3.3「狼群計劃」385
參考文獻387
第22章無線感測器網路應用於目標追蹤
22.1目標追蹤應用概述388
22.1.1目標追蹤應用的場景描述388
22.1.2目標追蹤應用的特點與技術挑戰388
22.1.3目標追蹤應用中的無線感測器網路系統架構389
22.2無線感測器網路用於目標追蹤的關鍵技術390
22.2.1追蹤步驟390
22.2.2追蹤演算法392
22.2.3面向目標追蹤的網路布局優化400
22.3基於無線感測器網路的車輛追蹤系統實例402
22.3.1系統架構402
22.3.2關鍵問題403
22.3.3關鍵技術404
參考文獻407
附錄英漢縮略語對照表410
Ⅱ WLAN屬於自組織網路嗎
無線自組織網路的核心特徵
（1）無中心化和節點之間的對等性。Adhoc網路是一個對等性網路，網路中所有結點的地位平等，無需設置任何的中心控制結點（Infrastructureless，不依賴於固定的網路設施）。網路節點既是終端，也是路由器，當某個節點要與其覆蓋范圍之外的節點進行通信時，需要中間節點（普通節點）的多跳轉發（Multi-hopDistributed）。
（2）自發現（Self-Discovering）、自動配置（Self-Configuring）、自組織（Self-Organizing）、自愈（Self-Healing）。Adhoc網路節點能夠適應網路的動態變化，快速檢測其它節點的存在和探測其他節點的能力集，網路節點通過分布式演算法來協調彼此的行為，無需人工干預和任何其它預置的網路設施，可以在任何時刻任何地方快速展開並自動組網。由於網路的分布式特徵、節點的冗餘性和不存在單點故障點，任何結點的故障不會影響整個網路的運行，具有很強的抗毀性和健壯性。
結合無線通信的應用場景無線自組織網路具有的特性
（1）無線傳輸帶寬有限。Adhoc網路採用無線傳輸技術作為底層通信手段，由於無線信道本身的物理特性，它所能提供的網路帶寬相對有線信道要低得多，節點間通信協議的設計必須考慮通信代價。因此路由協議設計時，減少消息數量和帶寬需求成為重要的考慮因素。使得Adhoc網路很難採用目前IP網路中的現有路由協議進行定址。
（2）移動終端有節能要求。由於移動終端的電量有限，節點處於待機狀態有利於減少電量消耗，因此，節點通信協議設計時要盡量減少節點激活時間、較少節點的計算量（減少CPU能量消耗）。
（3）安全性較差。由於採用無線信道、有限電源、分布式控制等技術，Adhoc網路更加容易受到被動竊聽、主動入侵、拒絕服務、剝奪「睡眠」等網路攻擊。信道加密、抗干擾、用戶認證和其它安全措施都需要特別考慮。
（4）存在單向的無線信道。由於地形環境或發射功率等因素的影響，網路中可能存在單向無線信道，增加了節點間通信協議的設計難度。
Adhoc網路的上述特點使得Adhoc網路在體系結構、網路組織、協議設計等方面都與普通通信網路和固定通信網路有著顯著的區別。
研究熱點
3.1MAC協議的研究在Adhoc網路中，多個網路節點共享同一無線信道，由於各節點發送分組的隨機性，為了減少碰撞，必須由MAC層協議來建立共享信道的訪問機制。高效的MAC層協議是Adhoc網路的一個研究熱點，目前最常見的MAC層協議是載波監聽多路接入（CSMA）和多種其他機制，如IEEE802.11中所採用的基於RTS（RequesttoSend），CTS（CleartoSend），ACK（AC-Knowledgement）的協議等。
3.2路由協議的研究由於Adhoc網路具有節點節電、減少帶寬消耗、拓撲快速變化、適應單向信道環境等多方面的要求，使得現有的IP路由協議，如RIP（選路信息協議）和OSPF（開放最短路徑優先協議）等不能滿足要求，Adhoc網路路由協議的設計具有很大難度。IETF的MANET工作組重點研究無線Adhoc中的路由協議。主要有如下幾種草案：
（1）AODV（）Adhoc網路的距離矢量路由演算法。
（2）TORA（）臨時順序路由演算法。
（3）DSR（DynamicSourceRouting）動態源路由協議。
（4）OLSR（）優化的鏈路狀態路由協議。
（5）TBRPF（）基於拓撲廣播的反向路徑轉發。
（6）FSR（FisheyeStateRoutingProtocol）魚眼狀態路由協議。
（7）IERP（theInterzoneRoutingProtocol）區域間路由協議。
（8）IARP（theIntrazoneRoutingProtocol）區域內路由協議。
（9）DSDV（）目標序列距離路由矢量演算法。
目前，IETF正在研究Adhoc網路中的組播協議，上述一些協議經過擴展可以支持組播，主要有AM-Route，MAODV，ODMRP，CAMP，FGMP，NSMP等。與路由協議研究密切相關的一個研究熱點就是分簇演算法的研究，在分級分頻網路結構中，如何自動選舉確定簇頭，如何確定每個簇的范圍需要高效的演算法支持。
3.3網路安全保障機制的研究Adhoc網路的特殊結構（開放的網路結構、共享的無線資源、嚴格的資源限制和高度動態的網路拓撲）決定了它只能提供較差的安全性能，極易受到主動和被動的攻擊。早期的Adhoc是假設應用在一個友好且合作的環境中，現在這種假設已經不成立了，Adhoc要應用於一個潛在的敵對環境中，並為移動節點間提供受保護的通信，安全問題已經成為倍受關注的焦點。Adhoc網路的安全威脅主要有被動竊聽（無線鏈路使Adhoc網路容易受到鏈路層的攻擊）、拒絕服務攻擊、禁止「睡眠」攻擊（快速消耗節點電能）、數據篡改和重發、偽造身份取得信任引入「黑洞」等。
針對這些安全威脅，傳統網路的安全解決方案不能適應Adhoc網路的特定環境，不能直接用於Adhoc網路。目前，關於Adhoc網路的安全性研究主要集中在無中心環境下節點間信任關系的建立與維護機制、安全選路機制等。
3.4與現有網路融合模式的研究
在Adhoc網路發展過程中，Adhoc網路主要是作為一個獨立的網路存在的，但隨著Adhoc網路技術的逐步成熟和應用范圍的擴大，要求Ad hoc網路能夠與有線網路互通甚至接入互聯網，這將成為Ad hoc發展不可避免的趨勢。在這種情況下，未來的Ad hoc網路要與IP網路互通、要與3G，4G，UWB等無線網路融合、要與RFID技術相銜接，這就帶來了很多難題。
（1）由於Adhoc網路所採用的路由協議不同於IP路由協議，兩類網路的互聯互通存在一定的難度。此時需要布置接入網關（AP，AccessPoint），AP是一台同時擁有有線介面和無線介面的特殊主機，通過AP的轉發和路由可以使有線網路和Adhoc網路互通。Ad hoc網路可以通過一個或多個AP連接到不同地域的有線網路。IETF的MANet工作組提出了一種利用移動IP和Ad hoc路由相結合的方法，通過外部代理和家鄉代理實現和有線網路互通。這種方法需要各個結點都支持移動IP，這在有些應用中會有一定難度。
（2）如果Adhoc網路與其他網路互聯，則其將為其他網路終端提供通信通道，而Adhoc網路的無線信道帶寬較窄、帶寬資源有限，很容易造成阻塞；一旦網路阻塞，既影響Adhoc網路自身運行，又對與其互聯的網路造成影響。而IP網路中現有的接納控制機制不能應用在無中心的Ad hoc網路中，因此互聯後網路的服務質量很難保證。
（3）Adhoc網路作為3G，4G，UWB骨幹網的無線接入網，將有效擴展這些寬頻無線網路的功能及有效覆蓋范圍。因此需要研究Adhoc網路與這些寬頻無線網路的無縫切換技術。研究具有無線資源管理功能的自組網路由演算法從而實現移動終端之間的直接通信、多跳通信、系統兼容、無縫切換與漫遊。
現有協議
路由選擇在自組織網中非常重要，它既是信息的傳輸策略問題，也涉及到網路的管理問題。目前自組織網的路由協議一般分為兩種：路由表協議（table driven）和源始發的按需路由協議（source-initiated on-demand driven）。路由表協議包括有：DSDV、CGSR、WRP等，源始發的按需路由協議有：DSR、AODV、LMR、TORA、ABR、SSR等。
2.1路由表協議
路由表協議需網路中的每一個節點都要周期性的向其它節點發
送最新的路由信息，並且每一個節點都要保存一個或更多的路由表來存儲路由信息。當網路拓撲結構發生改變時，節點就在全網內廣播路由更新信息，這樣每一個節點就能連續不斷地獲得網路信息。
2.1.1序列目的節點距離矢量路由協議(Destination-Sequenced
Distance-Vector Routing)
DSDV是基於經典Bellman-Ford路由選擇過程的改進型路由表
演算法。DSDV以路由信息協議為基礎。它僅適用於雙向鏈路，是AD HOC 路由協議發展較早的一種。
依據DSDV，網路中的每一個節點都保存有一個記錄所有目的節點和到目的節點跳數的路由表(routing table)。表中的每一個條目都有一個由目的節點註明的序列號（sequence number），序列號能幫助節點區分有效和過期的路由信息。標有更大序列號的路由信息總是被接收。如果兩個更新分組有相同的序列號，則選擇跳數（metric）最小的，而使路由最優（最短）。路由表更新分組在全網內周期性的廣播而使路由表保持連貫性。
2.1.2群首信關切換路由協議（Clusterhead Gateway Switch
Routing）
CGSR和DSDV的不同之處在於定址方式和網路組織過程。CSGR是有幾種路由選擇方式的分群的多跳移動無線網路。通過群首控制網路節點，信關隔離群，信道接入可以分配路由和帶寬。群首選擇演算法用來選擇一個節點作為群首並在群內應用分布式演算法。信關為那些在兩個或多個群首的通信半徑之內的節點。節點發送數據包首先把它傳送到群首，通過信關到另一個群首，一直重復此過程直到目的節點所在群的群首收到此數據包。然後，數據被傳送到目的節點。用此方式，每個節點必須保存一個群成員表（cluster member table）和路由選擇表（routing table）。群首方式的缺陷在於當群首頻繁的變換時，節點忙於選擇群首而不是數據轉發，這樣反而會影響路由協議的實行。因此，當群內成員發生變化時，產生了最小群變化協議（Least Cluster Change）。利用LCC，只有當一個群內有兩個群首或一個節點在所有的群首通信范圍之外時，群首才發生變換。
2.1.3無線路由協議（The Wireless Routing Protocol）
WRP是以維護網路中所有節點間的路由信息為目的的基於表的協議。依據WRP，每一個節點都需保存距離表、路由表、鏈路開銷表以及信息轉發表（Message Retransmission List）。
節點通過更新分組告知其它節點鏈路的變化狀況，通過接收相鄰節點的確認分組以及其它信息來獲知其它節點的情況。在WRP中，節點為網路中的每一個目的節點交流距離和下一跳到最後一跳的路由信息。WRP屬於有特殊例外的路徑搜尋演算法。它通過強迫每一節點檢查所有相鄰節點發送的信息記錄來避免無窮計（count-to-infinity）問題。這最終會消除環路現象和當鏈路斷開時提供更快的路由收斂。
2.2源始發按需路由選擇（Source-Initiated On Demand Routing）
這種路由選擇方式只有當源節點需要時才建立路由。當一個節點需要到目的節點的路由時，它會在全網內開始路由發現過程。一旦檢驗完所有可能的路由排列方式或找到新的路由後就結束路由發現過程。路由建立後，由路由維護程序來維護這條路由直到它不再被需要或發生鏈路斷開現象。
2.2.1自適應源路由協議（Dynamic Source Routing）
DSR是基於源路由概念的按需自適應路由協議。移動節點需保留存儲節點所知的源路由的路由緩沖器。當新的路由被發現時，緩沖器內的條目隨之更新。
DSR主要由兩部分組成：路由發現和路由維護。當一個節點欲發送數據到目的節點，它首先查詢路由緩沖器看是否有到目的節點的路由。如果有，則採用此路由發送數據。另一方面，如果沒有，源節點就開始路由發現程序。
路由維護通過路由錯誤分組（route error）和確認分組來實現。當鏈路層遇到傳輸問題時，錯誤分組開始傳送。一旦收到錯誤分組，節點就會把發生錯誤的那一跳從路由存儲緩沖器移走，並會在所有包含那一條的路由里刪掉那一跳。除路由錯誤分組外，確認分組用來驗證路由連接的正確運行。
2.2.2自組織網按需距離矢量路由協議（Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing）
AODV實質上就是DSR和DSDV的綜合，它借用了DSR中路由發現和路由維護的基礎程序以及DSDV中跳到跳的路由選擇、序列號碼及周期性的更新信息的用法。
和DSDV保存完整的路由表不同的是，AODV通過建立基於按需的路由來減少路由廣播的次數，這是AODV對DSDV的重要改進。和DSR相比，AODV的好處在於源路由並不需包括在每一個數據包中，這樣會使路由協議的開銷有所降低。AODV是一個純粹的按需路由系統，那些不在路徑內的節點不保存路由信息也不參與路由表的交換。
2.2.3臨時排序路由演算法（Temporally-Ordered Routing Algorithm）
TORA是基於『逆向連接』概念的高度自適應、環路開放、分布式路由演算法。TORA主要應用在動態移動網路環境內。它是源始發的路由協議，能向每一對源-目的節點提供多徑路由。TORA的關鍵思想是把路由信息的傳送限制在網路拓撲結構變化處附近較小的范圍內。為了實現這一點，節點必需保留一跳之遠的節點的路由信息。TORA主要實現三個基本功能：路由建立、路由維護、路由刪除。
在路由建立和路由維護的過程中，節點應用『高度（height）』 metric來建立一個以目的節點為根部的指導性的非循環的圖表（Directed Acyclic Graph）。這樣鏈路根據相鄰兩個節點的高度值來確定向上或向下的方向。
2.2.4基於聯合的路由協議（Associativity-Based Routing）
ABR協議是環路開放的、分組復用的，它為自組織網定義一個新的度量（metric）。這個metric就是聯合穩定性程度（dgree of associativity stability）。在ABR，路由的選擇基於節點的聯合穩定性程度。節點周期性地發送信標來表明自身的情況。一旦相鄰節點收到信標，它們的聯合路由表就會被更新。每接收一個信標，節點就增加一個關於發送信標的節點的聯合條目。聯合穩定性通過節點和其它節點在時間和空間的連接穩定性來定義。高聯合穩定性也許意味著節點的低移動率，而低穩定性意味著高移動率。當節點的相鄰節點或節點本身移動出相鄰的范圍時，聯合條目會被刷新。ABR的基本目標是為自組織網找出生命時間更長的路由。
2.2.5信號穩定性路由協議（Signal Stability Routing）
SSR是基於自適應路由協議的按需路由協議。SSR選擇路由是基於節點間信號的強度以及節點位置的穩定性。這種路由選擇標准有選擇強連接性路由的作用。SSR可分成兩部分:DRP(Dynamic Routing Protcol)動態路由協議和SRP靜態路由協議(Static Routing Protcol)。
DRP主要負責路由表(Routing Table)和信號穩定程度表(Signal Stability Table)的維護。所有的傳送過程及接收都在DRP進行。SRP則負責處理節點接收的數據。
發展方向
針對目前自組織網路的研究熱點與存在的突出問題，在未來自組織網路的技術發展與試驗中應注意以下幾點：
5.1加強技術研究，探索技術方向，尋求技術突破，為大規模商業化應用時代的到來做准備
（1）對超前市場的新技術，企業投資研發的力度一般都很小，這時候要充分發揮政府對新技術新業務的引導作用，設置專項課題進行資金支持。目前我國「八六三」計劃中已經連續兩年設置了「自組織網路」的研究課題，但是通過課題指南和項目批復來看，項目支持的技術方向並不明確。以後應該加強Adhoc網路安全、服務質量、與其他網路融合、與RFID結合等方面的支持力度，對關鍵問題進行聚焦，爭取在這些核心問題上取得突破。
（2）在技術研發過程中，需要通過標准、知識產權、產業政策等手段加強產、學、研等方面相結合的力度，鼓勵結成戰略聯盟，提倡聯合攻關，聯合資助，優勢互補，加快科研成果的生產力轉化速度和質量。
（3）在國內啟動相關技術標準的研究制定工作（包括應用場景、技術需求、體系結構、關鍵模塊、組網方式、檢測試驗等方面的技術標准），積極參與相關國際標准化進程。
5.2加強Adhoc網路安全保障機制的研究，解決安全隱患，消除用戶使用顧慮
安全性是決定Adhoc網路潛能能否得到充分發揮的關鍵。由於不依賴固定基礎設施，相對於固定IP網路，Adhoc網路更易受到各種安全威脅和攻擊，而且傳統網路的安全解決方案不能直接應用於Adhoc網路，現存的用於Ad hoc網路的大多協議和提案也沒有很好地解決安全問題。因此，要加強Ad hoc網路安全保障機制的研究，消除產業化道理上的關鍵障礙。
5.3尋找Adhoc網路與其他通信網路的融合之路，探索新的商業模式
（1）在網路融合的發展趨勢下，封閉的Adhoc網路只有與其他網路互聯互通才能發揮更大的作用。因此，要加強Adhoc網路與IP網路，3G，4G，UWB等無線網路的融合方式的研究。
（2）隨著具有自組織特性的網路越來越多（如P2P網路、分布動態路由協議等），要加強對這些網路內在自組織機制和特性的研究，爭取形成新的網路基礎理論，從而對未來承載網和業務網的發展提供理論基礎。
（3）要加強Adhoc網路應用場景與應用需求的研究，重點研究Adhoc網路如何與應急通信需求、物聯網（RFID）需求的結合；結合NGN框架，探索新的應用領域和產業鏈各方的合作模式。
（4）在下一代網路、下一代互聯網、網格通信基礎設施上，建立面向不同應用背景的Adhoc試驗網路和相應的應用系統，分別提供商業應用、企業應用（企業內部通信）、社會公共服務（等應急通信）。重點探索Adhoc網路在企業內部的應用方式。望採納
Ⅲ 移動自組織網路涉及到的無線網路安全技術有哪些
1．從移動自組織網路典型安全需求的角度出發，提出了移動自組織網路安會體系的 一種三維框架結構。安全體系結構對於理解安全概念、設計和實現具體應用的安全系統都 具有很重要的作用。然而，目前在移動自組織網路研究領域，還沒有出現得到普遍認同的 安全體系結構。針對這一現狀，本文在詳細分析移動自組織網路易受到的安全威脅和總結 網路典型安全需求的基礎上，借鑒傳統網路環境中安全體系結構，提出了移動自組織例絡 安全體系的一種三維框架結構，該架構分別從網路安全需求、網路協議和網路基本組成實 體的角度考查網路安全體系結構。最後，給出了當前主流移動自組織網路安仝技術存安令 框架結構中的位置，並討論了該框架結構在具體網路應用安全系統設計中的應用。
2．針對使用公鑰證書的密鑰管理體制中的難點．證書撤銷問題，提出了一種基於單向 哈希鏈的證書撤銷方案。與現有的證書撤銷方案相比，這種證書撤銷方案具有三個特點： 一是節點不需從在線可信第三方獲得撤銷信息，就能驗證其它節點證書的當IjiI狀態．符合 移動自組織網路無在線集中式管理中心的特性：二是允許節點選擇自身證書的最大生存期 和狀態更新間隔，滿足該節點對自身證書使用的特殊安全需求：三是使用哈希運算做為旗 本運算，節點一般都能滿足所需資源要求，符合移動移動自組織網路節點資源有限的柏。竹。
3．利用可證安全的基於身份的簽密體制和門限秘密共享體制．針對移動自組織網路 設計了一種商效的密鑰管理方案一ITSC—KM，詳細描述了ITSC．KM中會話密鑰建芝機制、 私鑰更新機制和基於鄰域監視的密鑰撤銷機制。該密鑰管理方案利用基於身份密碼體制的 特點，有效降低了提供密鑰服務時的資源開銷。在此基礎上，使用ITSC—KM對ARAN安 全路由協議進行改進，得到了路由性能更優的ARAN．ITSCKM協議。使用BAN邏輯甜 ARAN。ITSCKM協議的安全性進行形式化分析，證明了該協議能夠達到ARAN協議原l】 的安全目標。使用網路模擬軟體NS．2比較了ANAR—ITSCKM和ARAN協議的路dql』l－能． 模擬結果表明ARAN．ITSCKM協議相對於ARAN協議在路出發現平均延遲、數捌包｛『輸 平均延遲以及數據包傳輸成功率等路由性能方面均具有明顯優勢。 第1I頁 知識水壩論文 信息T孵人寧博十學何淪文
4．針對分簇的移動自組織網路NTDR，使用橢圓曲線密碼系統設計了一種保密通信力 案－－ECC—SC，詳細描述了ECC．SC保密通信方案中節點認證協議、同屬一簇成對節點I』日J 會話密鑰建立協議、分屬異簇成對節點間會話密鑰建立協議以及簇內群密鍘受新協議。使 用BAN邏輯對於fii『三種協議的安全性進行了形式化分析，證明了這些協議是安全的。
最 後，從方案使用的關鍵運算次數出發，將本文提出的這種基於橢圓曲線密碼系統的保密迎 信方案和現有的針對NTDR網路的兩種網路保密通信方案進行性能比較，結果表叫本文提 出的保密通信方案在計算效率上具有明顯優勢。此外，ECC．SC保密通信方案不要求集成 任何時鍾同步機制，更符合移動自組織網路的特性。