adhoc網(wǎng)絡(luò)分簇網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

0adhoc網(wǎng)絡(luò)的分級(jí)結(jié)構(gòu)ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為平坦公式或分類公式。平面式結(jié)構(gòu)中,網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的功能和地位相等,不存在瓶頸節(jié)點(diǎn),網(wǎng)絡(luò)比較健壯,并且節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍比較小,相對比較安全。但在用戶較多,特別是在移動(dòng)的情況下,存在處理能力弱、控制開銷大、路由經(jīng)常中斷等缺點(diǎn),因此它主要適用于中小型網(wǎng)絡(luò)。為了提高網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性,大型AdHoc網(wǎng)絡(luò)通常采用分級(jí)結(jié)構(gòu)。一種最常用的分級(jí)結(jié)構(gòu)是分簇網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(見圖1),網(wǎng)絡(luò)被劃分成若干個(gè)簇,每個(gè)簇由一個(gè)簇頭和多個(gè)普通節(jié)點(diǎn)組成,并且簇頭和網(wǎng)關(guān)可以形成高一級(jí)的虛擬骨干網(wǎng)(VBN)。分級(jí)結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)充性好,網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不受限制,路由和控制開銷要比平面結(jié)構(gòu)的小,并且可以減少共享相同信道的節(jié)點(diǎn)的數(shù)目,從而降低碰撞概率。將網(wǎng)絡(luò)劃分成簇,可以方便AdHoc網(wǎng)絡(luò)的資源管理,在每個(gè)簇內(nèi),簇頭可以控制節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)請求接入并且合理地分配帶寬。基于分簇網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),可以采用分級(jí)路由算法3,簇內(nèi)采用先驗(yàn)式路由算法,節(jié)點(diǎn)維護(hù)簇內(nèi)其它節(jié)點(diǎn)的完整的路由信息,簇間使用反應(yīng)式路由來減少通信和路由開銷。此外借助于虛擬骨干網(wǎng)可以使用類似于CEDAR的路由算法3來提高業(yè)務(wù)的QoS保障。因此分簇網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以在很大程度上提高AdHoc網(wǎng)絡(luò)的性能和實(shí)用性。1基于全路由存儲(chǔ)的qos路由基于簇的路由協(xié)議通過分簇網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以減少由于節(jié)點(diǎn)移動(dòng)對路由算法帶來的影響和路由發(fā)現(xiàn)過程中的洪泛開銷,并且能夠加速路由的查找過程。為了防止路由算法對于拓?fù)渥兓倪^強(qiáng)反應(yīng),節(jié)點(diǎn)通常只在簇內(nèi)維護(hù)完整的路由信息,而簇間的路由借助于虛擬骨干網(wǎng)使用分級(jí)聚集或反應(yīng)式路由以及兩者的組合來屏蔽簇內(nèi)的拓?fù)渥兓?從而減少了節(jié)點(diǎn)移動(dòng)對路由協(xié)議帶來的影響。另外,采用基于簇的路由可以減少參與路由計(jì)算的節(jié)點(diǎn)數(shù)目和路由表尺寸,從而降低交換路由信息所需的通信開銷和維護(hù)路由表所需的存儲(chǔ)開銷,可擴(kuò)展性較好。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時(shí),采用基于簇的路由算法是一種較好的選擇。到目前為止,對基于簇的路由協(xié)議已經(jīng)進(jìn)行了很多研究。美軍的NTDR使用了兩級(jí)分簇結(jié)構(gòu)和分簇路由算法,簇內(nèi)數(shù)據(jù)直接在節(jié)點(diǎn)之間投遞,簇間的通信需要借助于簇頭(不存在網(wǎng)關(guān))。每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)本簇的路由表,簇頭節(jié)點(diǎn)還需維護(hù)簇間的路由信息,采用OSPF協(xié)議完成簇間路由信息的交互。NTDR采用的路由協(xié)議主要用于無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)連接。CGSR是為了減少網(wǎng)絡(luò)中的路由信息而設(shè)計(jì)的一種分簇路由算法,簇內(nèi)交換的信息多,簇間交換的信息少,通過簇頭來控制信息的傳播。分布式動(dòng)態(tài)分簇算法(DDCA)維護(hù)的簇滿足(a,t)標(biāo)準(zhǔn),即在一個(gè)規(guī)定的時(shí)間間隔t內(nèi),簇內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)間的路徑可用性概率大于門限a。該分簇算法的目的是減少拓?fù)涓淖儗β酚蓞f(xié)議的影響,同時(shí)盡量支持更多的優(yōu)化路由。該框架能夠支持一種自適應(yīng)的混合路由體系結(jié)構(gòu),當(dāng)移動(dòng)性較低時(shí),簇的范圍較大,并且傾向于采用先驗(yàn)式路由算法;而當(dāng)移動(dòng)性較強(qiáng)時(shí),簇的范圍較小,更多地采用反應(yīng)式路由。這種基于簇的路由算法具有較高的反應(yīng)性和帶寬效率,可以自適應(yīng)地平衡先驗(yàn)式路由和反應(yīng)式路由。文獻(xiàn)提出了一種用于動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的基于簇結(jié)構(gòu)的路由算法,該算法的性能(收斂時(shí)間和拓?fù)涓麻_銷)取決于網(wǎng)絡(luò)中簇的平均尺寸,并且簇為集團(tuán)簇。文獻(xiàn)提出了基于分簇結(jié)構(gòu)可以支持實(shí)時(shí)連接的帶寬路由算法,簇中節(jié)點(diǎn)的帶寬定義為一個(gè)節(jié)點(diǎn)允許通過的實(shí)時(shí)連接的數(shù)目,它的目標(biāo)是找到能夠滿足帶寬要求的最短路徑。除了負(fù)載平衡外,該路由算法還可以支持備份路由,這對移動(dòng)環(huán)境下保證業(yè)務(wù)的性能非常重要。分級(jí)狀態(tài)路由協(xié)議(HSR)是基于鏈路狀態(tài)的用于分簇網(wǎng)絡(luò)的路由算法,它能夠減少路由開銷并且可以在鏈路狀態(tài)中增加鏈路帶寬和信道質(zhì)量狀態(tài)信息來對其進(jìn)行擴(kuò)展以支持業(yè)務(wù)的QoS要求。CBRP的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)分布式、高效的可擴(kuò)展路由協(xié)議,它采用基于簇的源路由機(jī)制來減少按需路由發(fā)現(xiàn)的洪泛分組,采用本地修復(fù)機(jī)制來增加分組投遞率、減少路由發(fā)現(xiàn)時(shí)延和開銷,并且使用路由縮短機(jī)制來優(yōu)化路由。CBRP可以應(yīng)用于單向鏈路環(huán)境,特別適合于網(wǎng)絡(luò)中由少部分節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的大部分業(yè)務(wù)流量,并且應(yīng)用能夠容忍一定路由發(fā)現(xiàn)時(shí)延的場合。CEDAR是一種基于簇結(jié)構(gòu)的QoS路由算法,它的目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)穩(wěn)定的虛擬核結(jié)構(gòu)用于可靠有效地分布路由信息。該算法中核區(qū)由核節(jié)點(diǎn)(簇頭節(jié)點(diǎn))組成,核節(jié)點(diǎn)構(gòu)成MCDS。普通節(jié)點(diǎn)選擇某個(gè)核節(jié)點(diǎn)作為其統(tǒng)治者。節(jié)點(diǎn)之間通過交互消息來確定核區(qū),盡量使核區(qū)中的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)最少。核節(jié)點(diǎn)通過本地廣播來確定到鄰近核節(jié)點(diǎn)的路由,鏈路狀態(tài)的傳遞距離基于鏈路的穩(wěn)定性和鏈路的帶寬,穩(wěn)定性較好,帶寬較寬的鏈路狀態(tài)信息傳遞的較遠(yuǎn)。CEDAR的優(yōu)點(diǎn)是鏈路狀態(tài)傳播的距離依賴于鏈路的穩(wěn)定性和質(zhì)量,并且路由發(fā)現(xiàn)和維護(hù)僅限于核節(jié)點(diǎn),當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時(shí),路由發(fā)現(xiàn)和維護(hù)的開銷較少,能夠較好地支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的QoS要求。此外,基于分區(qū)的路由協(xié)議也可以看成一種特殊形式的分簇路由協(xié)議,其設(shè)計(jì)初衷也是減少路由協(xié)議的通信和存儲(chǔ)開銷來提高路由的可擴(kuò)展性,但是分區(qū)通常在網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí)確定而不需周期維護(hù),并且分區(qū)相對比較簡單。ZRP是距離矢量路由和DSR路由協(xié)議的組合,為每個(gè)節(jié)點(diǎn)定義一個(gè)路由區(qū),每個(gè)節(jié)點(diǎn)只需知道路由區(qū)內(nèi)的拓?fù)湫畔ⅰＳ捎诼酚刹樵兿⒅幌蚵酚蓞^(qū)的邊緣節(jié)點(diǎn)發(fā)送,路由發(fā)現(xiàn)引入的查詢消息數(shù)量較少。此外,ZRP采用線程交疊避免機(jī)制來減少由于路由區(qū)域相互交疊引入的重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)。ZRP的性能在很大程度上由區(qū)域半徑?jīng)Q定,小的區(qū)域半徑適合在移動(dòng)速度較快的節(jié)點(diǎn)組成的密集網(wǎng)絡(luò)中使用,而在移動(dòng)速度較慢的節(jié)點(diǎn)組成的稀疏網(wǎng)絡(luò)中宜采用大的區(qū)域半徑。ZHLS包含兩類路由消息:區(qū)內(nèi)消息和區(qū)間消息,前者用來提供一個(gè)區(qū)內(nèi)的拓?fù)湫畔?并只在區(qū)內(nèi)傳播,后者提供區(qū)間連接信息并在全網(wǎng)傳播。它定義了兩級(jí)拓?fù)?節(jié)點(diǎn)級(jí)和區(qū)級(jí)。如果在兩個(gè)區(qū)間至少存在一個(gè)物理鏈路,那么區(qū)間存在一個(gè)虛擬鏈路。由虛擬鏈路構(gòu)成區(qū)級(jí)拓?fù)洹Ｃ總€(gè)節(jié)點(diǎn)利用本地傳播的節(jié)點(diǎn)級(jí)拓?fù)湫畔⒑腿W(wǎng)傳播的區(qū)間拓?fù)湫畔順?gòu)造區(qū)內(nèi)路由表和區(qū)間路由表。只有當(dāng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)改變了區(qū)間的連接時(shí)才在區(qū)間傳播消息,但區(qū)間連接相對穩(wěn)定,因此減少了路由協(xié)議的通信和存儲(chǔ)開銷。另外,虛擬子網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中采用的路由也可以看作是基于簇的路由。2移動(dòng)管理的邏輯分區(qū)和物理分區(qū)對某個(gè)特定的AdHoc網(wǎng)絡(luò),采用何種控制結(jié)構(gòu)以及使用什么樣的算法組織和維護(hù)該結(jié)構(gòu),依賴于網(wǎng)絡(luò)希望實(shí)現(xiàn)的控制功能、網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模、預(yù)期的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化的頻率和幅度以及網(wǎng)絡(luò)可用的資源。管理AdHoc網(wǎng)絡(luò)比管理有線網(wǎng)絡(luò)和蜂窩網(wǎng)絡(luò)困難得多。對AdHoc網(wǎng)絡(luò)而言,移動(dòng)管理是一項(xiàng)重要的管理內(nèi)容。移動(dòng)管理也稱移動(dòng)跟蹤或位置管理,主要用于在移動(dòng)環(huán)境下實(shí)時(shí)地提供移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)標(biāo)識(shí)符(即移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的名字)和它的動(dòng)態(tài)地址(即相對于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的位置)之間的映射。蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以通過家鄉(xiāng)位置寄存器(HLR)和拜訪者位置寄存器(VLR)來實(shí)現(xiàn)移動(dòng)管理;而Internet中的移動(dòng)管理可以借助于移動(dòng)IP協(xié)議來實(shí)現(xiàn),移動(dòng)節(jié)點(diǎn)周期性地收到家鄉(xiāng)代理(HA)和外地代理(FA)廣播的代理廣播消息,根據(jù)消息的內(nèi)容確定自己所處的位置。但這些移動(dòng)管理機(jī)制不適用于AdHoc網(wǎng)絡(luò),因?yàn)椴荒軐⒁苿?dòng)管理功能以靜態(tài)的方式分配到某些節(jié)點(diǎn)上。對于規(guī)模較小的平面AdHoc網(wǎng)絡(luò),可以借助路由協(xié)議來獲得所需節(jié)點(diǎn)的地址。但是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時(shí),為了減少開銷,通常采用分級(jí)簇網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)移動(dòng)管理。因?yàn)橥ㄟ^分級(jí)結(jié)構(gòu),可以將必要的狀態(tài)管理信息分布到各個(gè)簇內(nèi),從而方便地進(jìn)行位置管理。MMWN分簇網(wǎng)絡(luò)采用尋呼和查詢/響應(yīng)方式來跟蹤節(jié)點(diǎn)的分級(jí)地址,每個(gè)簇有一個(gè)節(jié)點(diǎn)充當(dāng)位置管理器來跟蹤簇內(nèi)的節(jié)點(diǎn)并且能夠用于輔助定位簇外的節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)相對于分級(jí)結(jié)構(gòu)有一個(gè)漫游級(jí)別,它可以在相應(yīng)的級(jí)別隱含地定義漫游簇,并且可以使用尋呼技術(shù)在當(dāng)前的漫游簇中定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。為了減少位置更新引入的開銷,節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性越強(qiáng),其配置的漫游級(jí)也越高。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)移出其當(dāng)前漫游簇時(shí),它向位置管理器發(fā)送位置更新消息并傳播到高級(jí)簇。一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以通過發(fā)送位置查詢消息來獲得某個(gè)端節(jié)點(diǎn)的地址。但是MMWN的移動(dòng)管理機(jī)制比較復(fù)雜。移動(dòng)管理代理與網(wǎng)絡(luò)的分級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)緊密聯(lián)系,從而使得位置更新和查找比較復(fù)雜。位置更新和查找必須經(jīng)過由位置管理器構(gòu)成的級(jí)連樹,而且一個(gè)位置管理器的分級(jí)簇成員的改變將會(huì)引起位置管理樹的重新構(gòu)造以及復(fù)雜的一致性維護(hù)。此外尋呼和查詢/響應(yīng)方法會(huì)引入大量開銷和時(shí)延。虛擬子網(wǎng)結(jié)構(gòu)也能夠比較方便地實(shí)現(xiàn)移動(dòng)管理。當(dāng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)而改變地址時(shí),此節(jié)點(diǎn)將向新的物理和虛擬子網(wǎng)中的所有節(jié)點(diǎn)通知其地址。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)不知道目的節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前邏輯地址時(shí),它可以通過查詢它的物理(或虛擬)子網(wǎng)來獲得該節(jié)點(diǎn)地址,因?yàn)槟康墓?jié)點(diǎn)必定是它的某個(gè)邏輯鄰居節(jié)點(diǎn),從而使得位置更新和定位變得十分簡單。這種位置更新和定位機(jī)制最多涉及p+q個(gè)節(jié)點(diǎn),其中p為物理子網(wǎng)數(shù),q為虛擬子網(wǎng)數(shù)。對于大型的網(wǎng)絡(luò),大大減少了信令和控制開銷。基于HSR分級(jí)結(jié)構(gòu)的移動(dòng)管理機(jī)制除了將網(wǎng)絡(luò)劃分成多級(jí)簇外,還將網(wǎng)絡(luò)分為多級(jí)邏輯分區(qū)。物理分簇一般基于節(jié)點(diǎn)之間的地理位置和物理關(guān)系,而邏輯分區(qū)基于節(jié)點(diǎn)之間的邏輯和功能關(guān)系,邏輯分區(qū)在移動(dòng)管理中起著重要的作用,它可以分離移動(dòng)管理和物理分級(jí)結(jié)構(gòu)。在HSR分級(jí)結(jié)構(gòu)中,除了物理MAC地址以外,每個(gè)節(jié)點(diǎn)還被分配形如〈子網(wǎng)號(hào)、主機(jī)號(hào)〉的與IP地址格式類似的邏輯地址。每個(gè)邏輯子網(wǎng)可以包含幾個(gè)物理簇,并至少與一個(gè)家鄉(xiāng)代理相聯(lián)系。該方法類似于移動(dòng)IP,但是家鄉(xiāng)代理也可以移動(dòng)。節(jié)點(diǎn)通過HID注冊過程來完成家鄉(xiāng)代理上的邏輯IP子網(wǎng)成員的邏輯IP地址和物理HID地址的綁定更新。然后節(jié)點(diǎn)可以借助于目的主機(jī)所在子網(wǎng)的家鄉(xiāng)代理來獲得目的主機(jī)的物理HID,并且可以同時(shí)使用地址緩存技術(shù)來減少HID發(fā)現(xiàn)過程引入的開銷。通過引入邏輯分區(qū)和家鄉(xiāng)代理,該機(jī)制可以較方便地管理每個(gè)子網(wǎng)中成員節(jié)點(diǎn)的級(jí)連地址的變化。此外,基于分簇結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)制可以減少管理者和代理(移動(dòng)節(jié)點(diǎn))之間的消息交換和響應(yīng)時(shí)間,提高管理的效率。文獻(xiàn)提出了一種用于關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)管理操作來支持基本服務(wù)功能的協(xié)議,該協(xié)議通過選擇部分關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)來高效地管理網(wǎng)絡(luò)資源。那些本地狀態(tài)較好的可以保障它們之間以及與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行可靠通信的節(jié)點(diǎn)被選擇作為骨干節(jié)點(diǎn)來構(gòu)建平面網(wǎng)絡(luò)之上的骨干網(wǎng)絡(luò)。ANMP充分考慮了AdHoc網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)特性,它采用分簇結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理。由簇頭負(fù)責(zé)管理簇內(nèi)的節(jié)點(diǎn),而后由管理者負(fù)責(zé)管理和協(xié)調(diào)簇頭并可以直接管理簇內(nèi)節(jié)點(diǎn),簇頭可以先對信息進(jìn)行預(yù)處理再向管理者報(bào)告,從而減少了消息開銷,提高了資源使用效率。ANMP主要包括數(shù)據(jù)收集、配置/錯(cuò)誤管理以及安全管理,并且管理者可以對代理的行為進(jìn)行完全的控制。此外,ANMP與SNMPv3兼容,實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的安全機(jī)制來滿足特定的要求。3無線信道分配系統(tǒng)資源分配和信道接入是當(dāng)前AdHoc網(wǎng)絡(luò)面臨的兩個(gè)難點(diǎn),但是通過將網(wǎng)絡(luò)劃分為簇,可以在很大程度上降低這兩個(gè)問題的難度。此時(shí),分簇網(wǎng)絡(luò)類似于蜂窩網(wǎng)絡(luò),而簇頭類似于基站。在每個(gè)簇內(nèi),簇頭可以控制節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)接入(資源)請求并能夠合理地分配帶寬。例如:在分簇結(jié)構(gòu)中,借助于令牌訪問協(xié)議,簇頭可以監(jiān)視簇內(nèi)的所有業(yè)務(wù)量和信道的質(zhì)量、區(qū)分實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)報(bào)業(yè)務(wù),并為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)預(yù)留帶寬和創(chuàng)建虛電路。在一個(gè)簇中,簇頭可以充當(dāng)中心控制器,如果簇間使用不同的碼字,那么可以方便地解決隱終端問題。在分簇網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,一種最簡單的分配資源的方法是由簇頭輪詢成員節(jié)點(diǎn)并依次為它們分配無線信道。輪詢與IEEE802.11中的點(diǎn)協(xié)調(diào)功能(PCF)一致,由簇頭進(jìn)行業(yè)務(wù)調(diào)度,通過合理地選擇簇頭并限制簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量來減少輪詢引入的時(shí)延,從而可以比較容易地支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。對于規(guī)模較大的簇,還可以考慮結(jié)合使用論詢和隨機(jī)接入機(jī)制來減少時(shí)延。自組織網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)假定每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以獲得準(zhǔn)取的全局時(shí)鐘,系統(tǒng)包括一個(gè)公共信道和多個(gè)用戶信道,在簇內(nèi)采用隨機(jī)競爭接入方式,而骨干網(wǎng)絡(luò)常用來傳輸業(yè)務(wù)量較大的突發(fā)性較弱的業(yè)務(wù)流,常采用TDMA。在分簇TDMA中,簇內(nèi)每個(gè)幀包括固定的TDMA控制時(shí)隙和按需分配的數(shù)據(jù)時(shí)隙用來支持?jǐn)?shù)據(jù)報(bào)業(yè)務(wù)和實(shí)時(shí)業(yè)務(wù),但是幀間需要同步。無簇頭自適應(yīng)分簇結(jié)構(gòu)中,信道接入機(jī)制采用TDMA和CDMA的組合,簇間使用不同的碼字,只需簇內(nèi)同步,這比在全網(wǎng)維護(hù)時(shí)隙同步要容易得多。借助于分簇結(jié)構(gòu)和TDMA機(jī)制,自適應(yīng)分簇機(jī)制可以比較容易地為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)預(yù)約時(shí)隙和建立虛電路。與此類似,WAMIS結(jié)構(gòu)采用有簇頭的分簇結(jié)構(gòu)。簇內(nèi)可以方便地使用時(shí)分調(diào)度算法來分配資源,不相鄰的簇可以重用時(shí)隙和碼字。該系統(tǒng)將整個(gè)幀劃分為控制子幀和數(shù)據(jù)傳輸子幀兩部分,控制子幀使用基于相同碼字的固定的TDMA,每個(gè)節(jié)點(diǎn)輪流向周圍鄰居廣播信息,于是可以分布式地執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)控制功能。控制階段還用于在鄰居節(jié)點(diǎn)間交換功率增益,簇頭可以收集所有成員節(jié)點(diǎn)的功率增益列表并維護(hù)功率增益矩陣用于簇內(nèi)的控制功率調(diào)整和碼字分配。信息子幀可以支持虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)業(yè)務(wù),為了確保實(shí)時(shí)業(yè)務(wù),采用提前預(yù)約機(jī)制,并且結(jié)合功率控制算法來防止來自其它簇的干擾。此外,文獻(xiàn)提出了基于集團(tuán)簇結(jié)構(gòu)進(jìn)行資源分配的機(jī)制。在簇內(nèi),為了保證調(diào)度的公平性,數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用循環(huán)調(diào)度機(jī)制接入信道,實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)采用具有帶寬預(yù)約的捎帶確認(rèn)機(jī)制占用信道。該分簇結(jié)構(gòu)可以提高資源的空間重用率,并且由于節(jié)點(diǎn)不需要維護(hù)準(zhǔn)確的公共時(shí)間,消除了引入全局時(shí)鐘或時(shí)間同步機(jī)制帶來的開銷。4基于功率控制的網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化在網(wǎng)絡(luò)中采用功率控制可以節(jié)省節(jié)點(diǎn)的能量,減少節(jié)點(diǎn)間的干擾,提高信道的利用率和網(wǎng)絡(luò)容量。由于沒有基礎(chǔ)設(shè)施和中心節(jié)點(diǎn)支持,在AdHoc網(wǎng)絡(luò)中很難應(yīng)用功率控制機(jī)制,但是分簇網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為功率控制機(jī)制的實(shí)施提供了方便。通過將網(wǎng)絡(luò)化分成簇,AdHoc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與蜂窩網(wǎng)絡(luò)非常接近,從而可以采用類似于蜂窩網(wǎng)絡(luò)中CDMA系統(tǒng)采用的功率控制機(jī)制來支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的連接。CDMA中功率控制的目標(biāo)是調(diào)整所有移動(dòng)站(MS)到基站(BS)的信號(hào)的接收功率的級(jí)別來消除遠(yuǎn)近效應(yīng)和提高鏈路的容量。在CDMA中,按照基站接收到的MS的信號(hào)功率來反向調(diào)整MS的發(fā)送功率。為此,MS需要監(jiān)視來自BS的向?qū)盘?hào)(Pilot)并且執(zhí)行一個(gè)閉環(huán)功率控制機(jī)制來估算合適的發(fā)射功率。在分簇AdHoc網(wǎng)絡(luò)中,簇頭可以履行BS的職責(zé),普通節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)可以通過測量來自簇頭的接收信號(hào)的強(qiáng)度來調(diào)整發(fā)送功率。采用功率控制有時(shí)會(huì)產(chǎn)生數(shù)量眾多的小型簇,從而減少分簇結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,因此需要根據(jù)無線設(shè)備可以調(diào)整的功率范圍、當(dāng)前的節(jié)點(diǎn)度數(shù)與理想節(jié)點(diǎn)度數(shù)的差值來合理地應(yīng)用功率控制機(jī)制。另外,功率控制會(huì)產(chǎn)生不對稱鏈路(單向鏈路)問題,從而影響路由和信道接入?yún)f(xié)議的性能。但是通過使用開環(huán)功率控制可以解決簇頭和簇內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間的絕大部分不對稱鏈路問題。如果開環(huán)功率控制不能奏效,簇頭可以實(shí)施閉環(huán)功率控制,由簇頭發(fā)送信息來通知移動(dòng)節(jié)點(diǎn)增加或減少發(fā)送功率;如果簇內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間存在不對稱鏈路問題,可以通過簇頭的中繼轉(zhuǎn)發(fā)來解決這個(gè)問題。此外,節(jié)點(diǎn)也可以通過改變控制信號(hào)的發(fā)射功率來調(diào)整簇的大小、改變網(wǎng)絡(luò)的連通度并提高分簇結(jié)構(gòu)的性能。例如:當(dāng)節(jié)點(diǎn)密度較高時(shí),可以減少發(fā)射功率來減少簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目,而當(dāng)節(jié)點(diǎn)密度較少時(shí),可以增加發(fā)射功率來提高節(jié)點(diǎn)的使用效率,即將簇內(nèi)的節(jié)點(diǎn)控制在一個(gè)合理的范圍。采用具有活動(dòng)鏈路保護(hù)功能的分布式功率控制機(jī)制(DPC-ALP),節(jié)點(diǎn)可以基于網(wǎng)絡(luò)性能自適應(yīng)調(diào)節(jié)傳輸功率。采用這種方法可以減少節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的影響,提高簇結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,減少節(jié)點(diǎn)間的干擾,從而提高了系統(tǒng)的利用率和吞吐量。5洪泛分組的求解洪泛搜索和查詢是按需路由協(xié)議和多播協(xié)議的基礎(chǔ),由于通常不存在現(xiàn)成的路由和地理定位設(shè)施來引導(dǎo)分組的投遞,路徑查詢分組需要通過洪泛機(jī)制向全網(wǎng)或部分網(wǎng)絡(luò)范圍廣播。洪泛(廣播)是指一種分組發(fā)布過程,除了接收該分組鏈路,每個(gè)節(jié)點(diǎn)將接收到的分組向它的每個(gè)輸出鏈路轉(zhuǎn)發(fā)。由于每個(gè)收到洪泛分組的鄰居節(jié)點(diǎn)將會(huì)重新廣播此分組,如果不實(shí)施某種控制機(jī)制,洪泛廣播將產(chǎn)生大量的重復(fù)的分組,并且洪泛開銷將隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增加而增加,嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的可擴(kuò)展性。當(dāng)前常用的解決方法是賦予洪泛分組唯一的序列號(hào),接收節(jié)點(diǎn)可以檢測到重復(fù)的洪泛分組并將其丟棄以免無謂的循環(huán),另外還可以限定每個(gè)洪泛分組的TTL字段來限制洪泛分組廣播的范圍。即使采用以上機(jī)制,洪泛廣播仍會(huì)為每個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生重復(fù)的分組,為此需要尋求更好的解決方法。通常而言,洪泛用來查找到目的節(jié)點(diǎn)的可行路徑或者用來通知路由信息,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)密度較高時(shí)沒有必要讓每個(gè)節(jié)點(diǎn)都轉(zhuǎn)發(fā)洪泛廣播分組,實(shí)際上只需部分節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)洪泛分組就可以達(dá)到目的。例如選擇網(wǎng)絡(luò)的最小統(tǒng)治集來投遞洪泛分組,統(tǒng)治集的選擇可以不依賴簇結(jié)構(gòu)或需要使用簇結(jié)構(gòu)。當(dāng)不使用簇結(jié)構(gòu)時(shí),通常需要構(gòu)造具有最大數(shù)量葉節(jié)點(diǎn)的源節(jié)點(diǎn)樹和具有較好覆蓋特性的網(wǎng)格,通過禁止葉節(jié)點(diǎn)參與分組轉(zhuǎn)發(fā)來提高洪泛效率。但是這種方法要求節(jié)點(diǎn)獲得兩跳的連接信息,并需要為每個(gè)新會(huì)話請求構(gòu)造多播樹。使用分簇的方法構(gòu)造虛擬骨干網(wǎng)絡(luò)來支持洪泛廣播的好處在于可以在形成分簇結(jié)構(gòu)的同時(shí)構(gòu)造多播路由,并且只要網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳话l(fā)生大的變化,則不需要為每個(gè)新來的業(yè)務(wù)源請求重新構(gòu)造多播結(jié)構(gòu)。但是這種方法構(gòu)造的多播路由往往不是最優(yōu)的,并且骨干網(wǎng)絡(luò)可能存在環(huán)路。文獻(xiàn)中采用由一個(gè)連通統(tǒng)治集中的節(jié)點(diǎn)來重傳廣播消息的方法來解決洪泛算法帶來的開銷較大問題。借助于分簇算法,可以方便地得到一個(gè)統(tǒng)治集和多個(gè)連通統(tǒng)治集。當(dāng)簇結(jié)構(gòu)形成后,每個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)可以與鄰居簇頭節(jié)點(diǎn)協(xié)商來消除不必要的邊界節(jié)點(diǎn),從而減小連通統(tǒng)治集的大小。此外,文獻(xiàn)提出了一種基于被動(dòng)分簇的洪泛廣播機(jī)制,該算法只允許簇頭和部分網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)洪泛分組,從而大大提高了洪泛效率。6節(jié)點(diǎn)相互隔離網(wǎng)絡(luò)的散散性以及新型分簇結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙散布網(wǎng)絡(luò)(Scatternet)由多個(gè)微網(wǎng)(Piconet)構(gòu)成,微網(wǎng)包括一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和最多7個(gè)從節(jié)點(diǎn),并且每個(gè)主從節(jié)點(diǎn)都使用自己的跳頻圖案通信,由各個(gè)微網(wǎng)互連構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞Q為散布網(wǎng)絡(luò)。藍(lán)牙散布網(wǎng)絡(luò)中,一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)充當(dāng)多個(gè)角色,如同時(shí)是一個(gè)微網(wǎng)的主節(jié)點(diǎn)和其他幾個(gè)微網(wǎng)的從節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)使用時(shí)分機(jī)制在不同的微網(wǎng)間切換,由于每次切換都將引入時(shí)延(調(diào)度和同步時(shí)間),因此希望可