WiFi远距离无线自组网突出的结构特点以及研究发展现状

2022-02-24 1247

WiFi远距离无线自组网突出的结构特点以及研究发展现状,WiFi远距离无线自组网主要通过一组平等的节点,以多跳互联形式形成远程数据传输,通过无线信道连接节点,同时允许节点之间的动态移动,其网络拓扑结构也可以根据不同的环境条件做出不同的变化,因为每个节点都有主机和路由器功能平等,所以即使每个节点之间的损坏或故障,相邻节点仍然可以选择性地取代断开的节点。在WiFi远距离无线自组网络中,每个节点可以作为主机与机器互动,并可以根据路由协议动态更新和维护网络。

WiFi远距离无线自组网突出的结构特点以及研究发展现状

WiFi远距离无线自组网的特点


(1)动态节点结构和分布式组网与过去的组网方式不同,其节点具有高度的自治性,可将网络控制能力分散到每个节点。


(2)灵活的网络结构,无线自组网络分为平等结构(即平面网络结构)和层次结构,平面网络结构节点之间有多条路径,具有平衡负荷和优化路由的特点,安全性强,但覆盖范围小,节点密集网络控制成本大。层次结构分为集群,每个集群由集群一节点和集群节点组成。层次结构中的集群可以提前指定或使用一定的算法进行选择,集群一节点的作用是负责数据转发。


WiFi远距离无线自组网比较两种结构的情况


分布式操作,节点通过分布式路由协议相互连接,每个节点相等,既作为主机也作为路由,节点的退出不会影响整个网络。


在自组网络路由协议方面,DSR、AODV、OLSR和ZRP是目前公认的无线自组网络路由协议。这些协议通常通过广播组播建立路由表,以减少广播风暴为核心。路由协议必须研究,直到今天,它仍然是自组网络的主题,包括OLSR(OptimizedLinkStaterouting)等平面拓扑先应式路由协议已被IETF视为WiFi远距离无线自组网的路由协议标准。它使用两个控制信息包,即Hello包和TC(TopolpgyControl)包。


OLSR使用定期广播Hello包来建立邻居节点的状态。节点之间的链接状态包括:非对称链接、对称链接、MPR链接(MultiPointrelay)和无效链接。由于MPR节点的存在,OLSR路由协议可以实现选择性洪范,而不是无差别的非选择性洪范,降低了一定的网络成本。OLSR通过Hello包和TC包获得路由计算所需的两个表:邻居表和拓扑表。在这两张表的基础上,节点利用Dijkstra短路径算法节点计算当前时刻的路由表。


AODV协议(ADHocondemanddistancevector)是一种反应路由协议。它不维护整个网络的全球信息传输。该节点认为,有效路径是在为该路径设置的时间内至少传输一个数据包。因此,在AODV中,只有当源节点必须连接到目标节点且没有有效路径时,才能创建并声明路由发现包。AODV动态建立整个路由表,每个节点维护一个计数器以删除未使用或无效的路由。AODV的主要缺点是它不支持不对称链接。它只支持双方都可以发送数据包的对称链接。


DSR也是一种广泛使用的路由协议。由于DSR协议中的每个数据包都包含节点路由的完整列表,所有发送或接收数据包的节点都将存储路由信息以备份。无论节点是随时移动还是保持移动,DSR都将迅速更改网络拓扑,以保持更好的性能。


ZRP协议(ZoneroutingProtocol)结合了预路由协议和反应路由协议的特点,将节点活动协议更新数据包的传输范围限制在一定数量的区域,从而降低了路由控制数据包的成本。与区域外的节点通信时,选择反应路由协议完成。


WiFi远距离无线自组网时代的研发和发展现状


无线自组网络作为一种不同于传统基站终端架构的无线网络形式,由于其灵活的节点,可以在任何恶劣的环境中转发数据和路由功能,广泛应用于军事和民用领域,常见的军事作战演习、丛林侦察演习等,民用领域更广泛,涵盖消防应急、灾难应急救援、地方反恐、边境警卫、矿山勘察等临时通信系统的许多应用场景,其独特的通信方式,集基站和终端于一体,常见的单兵手持mesh设备、车载组网络通信平台、无人系统通信平台等传输设备可称为无线基站平台。


当然WiFi远距离无线自组网本身来自军事需求。进入民用领域后,它还代替了其独特的军事需求功能。常见的无中心抗破坏性、分布式路由、多跳节点、快速组网等,可根据现场需要快速提供卫星技术、前端音视频信息收集、现场电台调度指挥、中继网络接力等多种业务协同接入。


在卫星技术不断发展的环境下,无线自组网在卫星通信领域的研究也在增加。国外对无线自组网的研究也很早。比如Tsai等人根据降低路由开支的需要,借鉴了Ad-hoc网络中的动态源路由(DynamicSourcerouting、DSR)路由思想,提出了低成本的分布式路由协议Darting、Karapantazis等。,通过形成小的路由请求区来降低路由开支。


与传统网络相比,WiFi远距离无线自组网的特点如下:

(1)拓扑结构多变,网络节点可按需分配任意移动,并随节点移动做出不同的应变。

(2)灵活的链路带宽随节点移动。为了获得更好的通信性能,通信链路可以随节点带宽的分布而变化。

(3)由于网络节点的移动特性,节点大多没有持续的能源,因此需要考虑节能设计。

由于无线自组织网络具有无线通信触发的多跳特性,因此面临着无线移动通信和网络配置设备发现、传统问题(带宽优化、功率控制、传输质量改进等)。拓扑结构需要做一个新的研究主题,如维护、寻址和自动路由。


为了解决与无线自组织网络路由协议相关的问题,许多学术组织也在努力实现无线自组织网络路由协议的标准化。包括MANET工作组提交并作为路由协议规范的OLSR协议(OptimizedLinkStaterotingprotocol)、AODV协议(Adhocondemandistancetorotingprotocol)、DSR协议(Dynamicsourcerotingprocol)。为了满足自组网络路由的需求,有必要选择更符合项目实际的路由协议进行研究。