通信工程師互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)考試Ad Hoc的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

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2.4.3 Ad Hoc的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
AdHoc網(wǎng)絡(luò)一般有兩種結(jié)構(gòu):平面結(jié)構(gòu)（如圖2-6所示〉和分級(jí)結(jié)構(gòu)。在平面結(jié)構(gòu)中，所有節(jié)點(diǎn)的地位平等.所以又可以稱(chēng)為對(duì)等式結(jié)構(gòu)。而在分級(jí)結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)被劃分為簇(cluster)。每個(gè)族由一個(gè)族頭（clusterheader)和多個(gè)族成員（clustermember)組成。這些簇頭形成了髙-級(jí)的網(wǎng)絡(luò)。在高一級(jí)網(wǎng)絡(luò)中，又可以分簇，再次形成更高一級(jí)的網(wǎng)絡(luò),直至較高級(jí)。分級(jí)結(jié)構(gòu)中,簇頭節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)簇間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。比如，當(dāng)族1中的節(jié)點(diǎn)A要與簇2中的節(jié)點(diǎn)B通信時(shí)，節(jié)點(diǎn)A先把數(shù)據(jù)發(fā)送給簇1的簇頭族1的簇頭分析發(fā)現(xiàn)B在簇2中，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給簇2的簇頭(可能要經(jīng)過(guò)其他族頭的轉(zhuǎn)發(fā);簇2的蔟頭收到數(shù)據(jù)后.發(fā)現(xiàn)B是自己簇的成員，把數(shù)據(jù)發(fā)送給B。分級(jí)結(jié)構(gòu)中，簇頭可以預(yù)先指定，也可以由節(jié)點(diǎn)使用算法選舉產(chǎn)生。

分級(jí)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)又可以分為單頻分級(jí)和多頻分級(jí)兩種。單頻率分級(jí)網(wǎng)絡(luò)（圖2-7)中，所有節(jié)點(diǎn)使用同一個(gè)頻率通信。為了實(shí)現(xiàn)蔟頭之間的通信，要有網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)（同時(shí)屬于兩個(gè)簇的節(jié)點(diǎn)）的支持。而在多頻率分級(jí)網(wǎng)絡(luò)（圖2-8)中，不同級(jí)采用不同的通信頻率。低級(jí)節(jié)點(diǎn)的通信范圍較小，而高級(jí)節(jié)點(diǎn)要覆蓋較大的范圍。高級(jí)的節(jié)點(diǎn)同時(shí)處于多個(gè)級(jí)中，有多個(gè)頻率，用不同的頻率實(shí)現(xiàn)不同級(jí)的通信。分級(jí)網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以成為簇頭,所以需要適當(dāng)?shù)拇仡^選舉算法，算法要能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓匦路执亍?/p>

平面結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)比較簡(jiǎn)單.網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)是完全對(duì)等的，在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間可以存在多條路徑。這樣就可以在多條路徑上實(shí)現(xiàn)流攝平衡.減少了網(wǎng)絡(luò)擁塞，也降低了流量“瓶頸”產(chǎn)生的幾率。在這種網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)流可以根據(jù)自身的特征選擇最合適的路徑進(jìn)行發(fā)送，因此原則上不存在瓶頸,所以比較健壯。相對(duì)于分級(jí)結(jié)構(gòu)中的簇頭.平面結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)使用的能量是非常低的。它的缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)規(guī)模受限，可擴(kuò)展性差，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要知道到達(dá)其他所有節(jié)點(diǎn)的路由。由于節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性，維護(hù)這些動(dòng)態(tài)變化的路由信息需要大量的控制消息。網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越大，路由維護(hù)的開(kāi)銷(xiāo)就越大。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模增加到某個(gè)程度時(shí)，所有的帶寬可能會(huì)被路由協(xié)議消耗掉。
在分級(jí)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，簇成員的功能比較簡(jiǎn)單.不需要維護(hù)復(fù)雜的路由信息。這大大減少了網(wǎng)絡(luò)中路由控制信息的數(shù)坩，因此具有很好的可擴(kuò)展性。分級(jí)結(jié)構(gòu)中，簇內(nèi)成員的功能比較簡(jiǎn)單，基本上不需要維護(hù)路由，這大大減少了網(wǎng)絡(luò)中路由控制信息的數(shù)討。簇頭節(jié)點(diǎn)復(fù)雜一些，它要維護(hù)好到達(dá)其他簇頭的路由，還要知道所有節(jié)點(diǎn)與簇的所厲關(guān)系。但總的來(lái)說(shuō)，在相同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的條件下，分級(jí)結(jié)構(gòu)的路由開(kāi)銷(xiāo)要比平面結(jié)構(gòu)的小.如果簇內(nèi)通信的信息量占較大比例時(shí)，各簇可以互不干擾地進(jìn)行，通信系統(tǒng)的吞吐量顯然要比平面結(jié)構(gòu)的高。由于簇頭節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)選舉產(chǎn)生，分級(jí)結(jié)構(gòu)也具有很強(qiáng)的抗毀性。分級(jí)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是維護(hù)分級(jí)結(jié)構(gòu)需要節(jié)點(diǎn)執(zhí)行簇頭選舉算法，族頭節(jié)點(diǎn)可能會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。
因此，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較小時(shí)，可以采用簡(jiǎn)單的平面式結(jié)構(gòu)；而當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模增大時(shí),應(yīng)采用分級(jí)結(jié)構(gòu)。

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