IEEE802．15．4的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)快速組網(wǎng)分析

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 IEEE802154的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)快速組網(wǎng)分析 可以看出，節(jié)點(diǎn)發(fā)出連接的目的就是為了讓PAN協(xié)調(diào)器動(dòng)態(tài)地為其分配一個(gè)短地址。那么，在需要快速組網(wǎng)的應(yīng)用中，可以對(duì)短地址開展實(shí)現(xiàn)分配，并使節(jié)點(diǎn)的短地址和節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)ID相對(duì)應(yīng)。在事先設(shè)置了短地址后，節(jié)點(diǎn)可以直接使用設(shè)置的短地址發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，而不需要在經(jīng)過連接請(qǐng)求的過程。 IEEE802.15.4將信道分為32個(gè)信道頁（Channel Page），每個(gè)信道頁使用不同的調(diào)制方式。的標(biāo)準(zhǔn)使用了3個(gè)信道頁，其余29個(gè)信道頁保存。在每個(gè)信道頁又有不同的邏輯信道，每個(gè)邏輯信道都有自己的工作頻率。868 MHz有1個(gè)邏輯信道，9

2、15 MHz有10個(gè)邏輯信道，2 450 MHz有16個(gè)邏輯信道。 2 組網(wǎng)方案 由于IEEE802.15.4支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，可以在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的根底上搭建Mesh網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。在IEEE802.15.4組網(wǎng)分析中，為了加速網(wǎng)絡(luò)的形成，取消了PAN協(xié)調(diào)器建立時(shí)的信道掃描，并且網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)的短地址也不由其分配，因此在本文中的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中并沒有標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.15.4網(wǎng)絡(luò)中的PAN協(xié)調(diào)器，也就是說網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)功能相同。 取消掉信道掃描和短地址分配兩個(gè)過程以后，基于IEEE802.15.4的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的形成過程如圖2所示。 首先，節(jié)點(diǎn)需要初始化IEEE802.15.4協(xié)議棧和網(wǎng)

3、絡(luò)層。初始化完成以后，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)將自己的PAN ID、邏輯信道和短地址設(shè)置為事先約定好的值。節(jié)點(diǎn)之間需要開展通信時(shí)，需要建立路由信息。 3 網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì) 網(wǎng)絡(luò)層提供兩種類型的服務(wù)：網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)層管理服務(wù)，這兩種服務(wù)的實(shí)體在網(wǎng)絡(luò)層中分別被叫做NLDE和NLME.這兩個(gè)服務(wù)實(shí)體都為上層提供功能接口，兩個(gè)實(shí)體之間也有網(wǎng)絡(luò)層內(nèi)部接口。NLME會(huì)調(diào)用NLDE提供的內(nèi)部接口，以完成一些管理功能。節(jié)點(diǎn)軟件的參考模型如圖3所示。 在網(wǎng)絡(luò)層可能需要發(fā)送3種幀：上一層需要網(wǎng)絡(luò)層向某一節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀；網(wǎng)絡(luò)層由于找不到可以利用的路徑，需要廣播發(fā)送RREQ幀啟動(dòng)路由發(fā)現(xiàn)過程；網(wǎng)絡(luò)層接收到RRE0消息時(shí)，符

4、合條件需要發(fā)送RREP消息給源節(jié)點(diǎn)。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)層要發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，首先會(huì)在本地路由表中查找到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的活動(dòng)路徑。如果找到該路徑，將數(shù)據(jù)幀沿著該路徑發(fā)送出去；如果沒有找到路徑，會(huì)先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀緩存起來，而后調(diào)用路由模塊，生成RREQ消息，啟動(dòng)路由發(fā)現(xiàn)過程。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)層接收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)，首先檢查該數(shù)據(jù)幀的目的節(jié)點(diǎn)是否為本節(jié)點(diǎn)。如果為本節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)層將該數(shù)據(jù)幀的幀頭去掉，將數(shù)據(jù)傳送給上一層；如果目的節(jié)點(diǎn)不為本節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)層首先在本地路由表中查找到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的下一跳地址。如果找到下一跳地址，將該數(shù)據(jù)幀繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳；如果沒有下一跳地址，網(wǎng)絡(luò)層需要生成RREQ消息，啟動(dòng)路由發(fā)現(xiàn)過程。 而當(dāng)網(wǎng)絡(luò)層接收到一

5、個(gè)RREQ消息、RREP消息或者其他命令幀時(shí)，會(huì)交給路由模塊開展處理。 4 結(jié)論 文中提出了一種基于IEEE802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)方案，設(shè)計(jì)了MAC層之上的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，試圖建立一種能夠開展快速組網(wǎng)的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)。首先，分析了基于IEEE802.15.4組建Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的有點(diǎn)和可能性。其次，在分析了IEEE802.15.4的組網(wǎng)流程的根底上，省略掉了一些在特定環(huán)境下沒有必要的組網(wǎng)操作，簡(jiǎn)化了組網(wǎng)的流程，減少了Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)時(shí)間。 由于基于IEEE802.15.4組建Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的研究很少，本文只是在這方面開展了一些探索研究。關(guān)于如何在IEEE802.15.4根底上組建完全符合實(shí)際應(yīng)用的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，個(gè)人認(rèn)為還有以下許多工作要做。 1）安全機(jī)制。由于現(xiàn)有的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)大都應(yīng)用于軍事上，安全機(jī)制是無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中需要研究的關(guān)鍵點(diǎn)之一。文中，為了簡(jiǎn)化協(xié)議的設(shè)計(jì)復(fù)雜度，沒有考慮網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的安全性。在網(wǎng)絡(luò)層中，需要參加安全機(jī)制來確保數(shù)據(jù)來自本網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。例如，可以采用數(shù)字簽名的方法來增加AODV協(xié)議的安全性。目前，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的安全機(jī)制很多，需要選擇一種適合該網(wǎng)絡(luò)在戰(zhàn)場(chǎng)上使用的安全機(jī)制。 2）對(duì)AODV路由協(xié)議的適當(dāng)改良。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)在不同的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)路由協(xié)議的要求不盡相同，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需求對(duì)AODV