通讯网路与多媒体应用期末书面报告.doc

1、通訊網路與多媒體應用期末書面報告 Paper: M. Conti and S. Giordano, “Multihop Ad Hoc Networking: The Reality“, Communications Magazine, IEEE, vol. 45, 2007, pp. 88-95. 指導老師： 童曉儒 教授 組別： 第二組 組員： M9656004 朱浚煌 M9656017 林祐沁 M9656025 陳岸佐 M9656029 吳信衡 M9656033 高靖宜 M9656035 呂旭儒 - 2 - 目錄 壹、 摘要 5 貳、前言 5 參、MANET 3-1 發展 7 3-2 特性

2、 7 3-3 MANET 議題 8 3-4 隨意式無線網路 9 3-5 Mobile ad hoc network 應用 9 3-6 Mobile ad hoc network 架構 11 肆、IEEE802.11 無線網路 12 伍、無線網狀網路（Mesh Network） 5-1 Mesh Network 起源 13 5-2 無線 Mesh 網路特性 14 5-3 優點 15 5-4 缺點 15 5-5 WMN 的應用 15 陸、臨機網路（Opportunistic Network ） 6-1 特點 17 6-2 Delay Tolerant Networking 17 6-2-1 DTN

3、 簡介 17 6-2-2 為何需要 DTN 19 6-2-3 DTN 之架構 19 6-2-4 DTN 的相關應用 19 柒、 VANET（Vehicle Ad-hoc NETwork） 7-1 智慧型運輸系統 ITS 20 7-2 VANET 定義 20 7-3 VANET 網路架構 21 7-4 Inter-Vehicle Communications（IVC） 22 7-5 結合 RVC 以及 IVC 之網路架構 23 7-6 VANET 網路的特性 24 7-7 MANET 與 VANET 比較 25 7-8 VANET 網路的研究議題 26 7-8-1 Safety Applicat

4、ions 27 7-8-2 Safety 議題 27 7-9 Comfort Applications 28 - 3 - 捌、WSN 8-1 介紹 30 8-2 平台內容 31 8-2-1 傳輸協定標準 31 8-2-2 硬體架構 32 8-2-3 作業系統 33 8-2-4 程式語言 34 8-3 傳輸介質 35 8-4 工作模式 35 8-5 傳輸方式 36 8-6 設計要點 38 8-7 模擬器 40 玖、WSN 於民事監控上的應用 9-1 應用特色 41 9-2 WSN 網路應用 41 9-3 WSN 的限制與挑戰 43 壹拾、 摘要及結論 43 壹拾壹、 參考文獻 44 - 4 -

5、表目錄 表一：行動隨意網路與有基礎網路的比較 10 表 2：MANET 與 VANET 比較表 25 圖目錄 圖一：Mobile ad hoc networks 架構 11 圖二：跨層方法分類圖 12 圖三：無線網路資料傳送架構 13 圖四：無線網路架構 14 圖五：Broadband home networking 16 圖六：Wireless Mesh Network 16 圖七：DTN 所適用的各種網路類型 18 圖八：A 點和 E 點從未相遇，但 packet 卻可以從 A 傳遞到 E 18 圖九：DTN 之架構圖 19 圖十：Roadside-to-Vehicle Communica

6、tions （RVC） 22 圖十一：Inter-Vehicle Communications （IVC） 23 圖十二：結合 RVC 以及 IVC 之網路架構 23 圖十三：IVC 架構裡發生 fragment 24 圖十四：Networking challenges in VANETs 27 圖十五：WSN 架構圖 30 圖十六：各種 Sensor Node 30 圖十七：ZigBee 架構 31 圖十八：6lowpan 架構 32 圖十九：WSN 硬體架構 33 圖二十：TinyOS 架構圖 34 圖二十一：nesC 程式碼 35 圖二十二：WSN 工作週期 36 圖二十三：工作週期說明

7、 36 圖二十四：Infrastructure Network 36 圖二十五：Ad-Hoc Network 37 圖二十六：Multihop 技術 38 圖二十七：無線感測器網路資訊應用示意圖 40 圖二十八：為森林感知網路圖 42 圖二十九：為農業感知網路圖 42 圖三十：為感知網路用於軍事用途圖 43 - 5 - 壹、 摘要 在目前的真時世界中，單純使用移動式隨意網路（Mobile Ad Hoc Networks ，MANET）並不存在，但是多重跳躍式隨意網路（ Multihop Ad Hoc Networks ）的概念以及應用已經成功的在許多網路層面上實作並且滲透網路的環境。在 本篇文

8、章中，主要介紹與推薦目前已經應用於實務需求中來延伸網際網路或支 援需求定義明確多重跳躍式隨意網路的一些實務範例：網狀網路（Mesh Networ k） 、臨機網路（Opportunistic Network） 、車載網路（Vehicular Network）以及感 測網路（Sensor Network） 。透過這些實務範例與單純使用移動式隨意網路，我 們可以推薦與證實出這些實務範例相較下是有效且有用的，也可以觀察出隨意 網路的一些缺陷。 貳、 前言 近年來由於行動運算以及無線通訊的蓬勃發展，網際網路服務的應用越來 越受到大眾的依賴與重視，但是網際網路應用唯一的缺陷，便是必須有網路訊 號並連上網

9、際網路方能夠使用各式各樣的服務，因此如何能夠讓使用者可以不 受時間與空間的限制使用網際網路也是十分重要的議題，因次能夠滿足使用者 在任何時間、地點進行通訊服務的隨意網路（Mobile Ad Hoc Networks，MANE T）受到廣大的重視。 隨意網路是一種在沒有 Base Station 的情況下，所有的行動裝置皆能彼此 直接作訊息交流溝通或者間接經由其他中間的行動裝置傳遞訊息的一種網路環 境。而這種網路架構由於沒有所謂的 Base Station 的機制，所以他的應用環境 不需受到 Base Station 的限制，可以使用於許多無法建立 Base Station 的情況。 在無線網路

10、中，MANET 屬於無基礎建設架構（Non-Infrastructure） ，不受時間 、地點以及環境相關因素有所影響。 在真實世界中，單純一般用途的隨意網路並不存在與實作也沒有在工業技 術上有所發展，這是因為缺乏經濟效益並且高難度的架構與協定設計，所以導 致在目前真實世界中沒有針對單純一般使用隨意網路的實作在生活中根據相 關的文章中的研究M. Conti and S. Giordano，Multihop Ad Hoc Networking ：the theory （in this issue） ，從科技以及經濟效益的觀點來看，單純一般用途的隨 意網路缺乏注重現實生活的應用傾向；研究人員嘗試建

11、立一個大型的、完全非 集中化、無須管理權限、網路建立在使用者設備為基礎上的一般用途網路模型 ，但是卻發現十分困難建立以及設計相關架構以及模型。 本篇文章主要介紹與分析所推薦的網路科技技術（Mesh Network、Opportunistic Network、Vehicular Network、Sensor Network） ，這些科技已經成功的應用在目 前的生活實務之中。 - 6 - 以下針對下列網路範例進行介紹：網狀網路（Mesh Network） 、臨機網路（Opp ortunistic Network） 、車載網路（ Vehicular Network）以及感測網路（Sensor Net

12、 work） 。 網狀網路（Mesh Network ） 網狀網路屬於短期性的應用，它是一種在網路節點間透過動態路由的方式 來進來資料與控制指令的傳送。這種網路可以保持每個節點間的連線完整，當 網路拓蹼中有某節點失效或無法服務時，這種架構允許使用跳躍的方式形 成新的路由後將訊息送達傳輸目的地。 在網狀網路中，所有節點都可與拓撲中所有節點進行連線而形成一個區 域網路 。網狀網路與一般網路架構的差異處在於所有節點可以透過多次跳躍進 行數據通訊 但它們通常不是移動式裝置。網狀網路可以視為是一種點對點的架 構。移動式點對點網路與網狀網路在架構上是非常相似的，只是移動式點對點 網路還必須隨時更新組態以因

13、應各節點移動的情形。網狀網路透過引導與修正 路由和透過顯著的降低影響節點衝擊可以簡化網絡設計。此外，有了基礎建設 的支援，網狀網路透過提供靈活和低成本的網路延伸性，帶給一般用途的 MAN ET 一個大量傳播網路市場。 臨機網路（Opportunistic Network） 臨機網路是一種屬於中長期的隨意網路的應用，主要功能是在兩個節點之 間沒有存在真實的路徑，訊息藉由跳躍方式傳送到目的端，藉由跳躍的方式來 進行資料傳遞，而跳躍中的路徑是隨機產生，視當時環境中節點而產生。臨機 網路算是延遲容錯網路 （Delay Tolerant Networks, DTN）的一種，當沒有機會 使資料前進發送時，

14、節點會儲存資料訊息等待有機會發送，因此在臨機網路的 架構中，如何將路徑安排最佳化使資料前進目的端發送資料訊息是非常重要的 議題。雖然目前無線網路相關設定由於不同的設備可能擁有著不同的無線網路 技術，規格與通訊標準不同，但是有時同一系列的設備但不同網路的設備之間 是可以連接使用的，可以透過臨機網路提供的臨機性與流動性與其他無線設備 連接，以便傳送資料。 車載網路（Vehicular Ad Hoc Network，VANET） 車載網路是一種透過隨意網路提供車輛之間的通訊，藉由無線通訊與資料 傳遞技術，串聯交通工具以及路邊交通設施，所形成的特殊的專用網路，屬於 高度客制化的行動式隨意網路。主要功能

15、在於讓所有的用路人可以即時取得與 傳遞與交通相關的資訊，以便提高行車效率，增進用路安全與舒適性。目前由 於道路事故事件數目居高不下，高級智慧行車運輸系統（Advanced intelligent tr ansportation systems，ITS ）因應而生。 - 7 - 無線感測網路（Wireless Sensor Network ，WSN） 無線感測網路是一種透過所有散佈於特定空間內的自動感應裝置透過無線 網路進行節點之間合作與監測目的物。由於無線感測網路發展是為了解決特殊 應用上得問題，所以非常成功導入在一般使用者與工業技術層面。此外，無線 感測網路擁有豐富的技術基礎資源，進而產生出

16、許多新感測科技研究，也因此 ，無線感測網路高度應用在各種不同的領域中。 參、 行動隨意網路的發展（mobile ad hoc networkMA NET） 3-1 發展 現今的行動通訊設備已經變的很輕薄且功能增強，人手一機在現今世代已 經越來越普遍，早期的行動隨意網路被應用在軍事、醫療、會議等，且由於無 線網路技術的快速發展，讓行動隨意網路成為當今的一股新潮流，給予人們一 種極大的便利。然而無線通訊的技術和傳統的有線通訊技術不同，因為無線通 訊是在公開的空間中傳遞資料，所以任何人都可輕易截取這些資料，也因此許 多安全方面的考量都需要重新設計，行動隨意網路是一種特別的無線網路通訊 模式， 行動隨

17、意網路（MANET）是一種聚集兩個或多個具有無線通訊能力和網路連線 能力的設備，且設備可以直接在他們的無線電範圍之內或一個是在他們的無線 電範圍之外的其它設備相互連接進行通訊，不必透過 Access Point 來進行通訊 連接，例如有幾台 PDA、手機或筆記型電腦，當他們聚集在通訊的鏈結範圍內 ，就可以形成一個臨時的網路。整個 Ad-hoc 無線網路形成無固定形狀的拓樸圖 。 3-2 特性 MANET 是由一些具有無線收發裝置的節點所組成，由於沒有集中管理的 伺服器裝置，所以每個節點都是對等，利用彼此間的位置來形成網路的拓撲， 由於各個節點是能任意的移動，所以拓撲也隨時間有所變化進而形成新的

18、拓撲 網路。另外，在無線隨意網路架構中，節點可以任意進入或退出該網路，這也 會使得網路拓撲產生改變。無線隨意網路最大的特徵在於不需要任何有線網路 的架構或設備，這意味著我們可以不受實體基礎架構及硬體設備之限制，而任 意拓展網路規模大小。在 Ad-hoc 無線網路中，由於多層跳躍（multi-hop）的特 性，資料的傳遞需經由多個中間節點來完成，而在頻寬及功率方面都有相當的 - 8 - 限制。節點之間只能透過有線的頻寬，在有限的傳輸距離內傳遞訊息。 自動組織能力：只要能感測到附近的節點，便可以在任何環境和地點組成 網路，不需要有現成的網路設施, MANET 的佈署或展開不需要依賴於任何 現有的網

19、路基礎設施。行動設備藉由分層協定和分散式演算法協調各自的 行爲，行動設備在開機後可以很快自動地組成一個獨立的網路，因此，在 佈署上不但相當快速，而且也非常容易。 隨時改變的拓撲：由於是無線的設備，所以各節點能夠隨意的移動，加上 地形及訊號的干擾，將造成網路拓普隨時都會產生變化,網路中所有的行動 設備都可以任意的移動，也可以隨時開機和關機，這些情況都會導致整個 網路拓撲發生改變，因此，MANET 的網路拓樸是會持續的變動。 安全性較差：由於 MANET 是無線的方式在傳輸資料，所以在安全性上較 易被竊聽、攻擊。 頻寬受限：MANET 中的各類裝置因為其特性就是可攜性高，相對的限制 就在硬體方面的

20、資源較低，例如記憶體小、CPU 處理能力低、所能儲存的 電量有限，使得 MANET 在設計上更加困難。由於無線網路的物理特性， 所以實際的傳輸寬頻會較理想值來得小。 安全性不佳：MANET 是一種無線方式的分散式結構，所以更加容易被竊 聽、入侵、網路攻擊和拒絕服務等。使得網路安全自始以來就是一直被重 視的課題。 生存時間短：MANET 通常是由於某個特定原因而臨時建立的，在使用目 的達成後，網路環境將會不復存在。生存時間相對於有線網路而言是短暫 的。 3-3 MANET 議題 1. 媒介控制機制（Medium Access Scheme ）： MANET 網路中在 MAC 層的最大問題，就是在

21、於共享的頻道中因碰撞而產 生的效能影響。另外在這個部份的研究，尚有公平性（Fairness）、隱藏節點（ Hidden Terminals Problem）、暴露節點（Exposed Terminal Problem ）、吞吐量 （Throughput ）、同步（Synchronization）以及省電等等的相關議題。 2. 路由（Routing）： 目前 MANET 網路在路由上有下列幾個研究方向，包括快速的路由建立、 快速將斷裂的路由回復、避免無窮迴路、縮小控制信號的額外負擔、QoS 的提 供、安全性與私密性等等議題。 - 9 - 3. 群播（Multicast）： 傳統有線網路中群播通訊

22、協定包括 CBT （Core Based Trees）、PIM（Proto col Independent Multicast）與 DVMRP（Distance Vector Multicast Routing Protoco l）等，在 MANET 網路中運作並不是很良好，也因此延伸出許多設計來因應高 度移動性的 MANET 網路。除了傳統的 Tree-based 架構外，近期的研究還提出 了 Mesh-based 架構的群播通訊協定，以對付更為高度移動性的環境。目前的研 究議題主要是針對路由的強健性、效能、控制信號的額外負擔、QoS、群組管 理的效能等等。 4. 傳輸層通訊協定（Trans

23、port Layer Protocols）： MANET 網路傳輸層的研究也是相當受到矚目的議題，因為傳統的 reliable connection-oriented 傳輸協定例如 TCP （Transmission Control Protocol），當初 設計之時並未考慮到 MANET 網路這類變化劇烈的環境，傳統的 Sequence Num ber、 Congestion Window、 Slow Start 等等的設計，根本無法應用於 MANET 網 路，而且會導致傳輸效能的嚴重下滑。主要原因歸咎於傳統網路下，TCP 封包 遺失主要是因為網路壅塞，而 TCP 當年也是為了因應這種狀況所

24、設計的；然而 MANET 網路中造成封包遺失的主要狀況卻是因為下層路由斷裂，而非網路壅 塞。為了解決這些問題，目前有相當多關於傳輸效能的研究，其中大量的研究 偏重在 cross-layer 的解決方案。 5. 能量管理： 關於 MANET 網路上省電議題的研究也是相當多，大致上可分類為傳輸能 量管理（與 RF 模組設計有關）、電池能量管理、CPU 能量管理與周邊裝置能 量管理等。 3-4 隨意式無線網路 1. 由許多行動節點（Mobile Host；MH）動態組合成網路。 2. 藉由多躍程無線聯結（multi-hop wireless links）互相溝通。 3. 每個 MN 扮演如同路由器般

25、的角色協助轉送封包。 4. 網路拓撲呈現動態的改變。 3-5 Mobile ad hoc networks 應用 目前在 MANET 上的應用如下： 1. 軍事上的應用：士兵可以在戰地中使用無線裝置形成行動隨意網路互相交 - 10 - 換彼此資訊。 2. 個人區域網路：印表機、PDA、行動電話以及 數位攝影機等裝置都裝有無 線通訊模組，因此就可以隨時隨地使用這些資源。 3. 室內外應用：開會、研討會、示威遊行、車輛以及體育場中，可利用臨時 形成的網路分享彼此資訊，例如開會資料、交通狀況。 4. 緊急狀況：災難現場營救，如地震，救災人員可以立即投入救災而不需花 時間建構資料通訊網路。 5. 感應

26、網路：可追蹤時間或空間相關的訊息，例如天氣、火山活動、環境污 染或地震等等。或者用於追蹤可移動的物體例如動物、昆蟲等。 6. 娛樂：目前包括許多掌上遊樂器例如 NDS 或 PSP 等，都提供了 Ad-Hoc 模 式的服務，使得可以用戶同時連線進行遊戲。 7. 教育：建立虛擬教室或虛擬會議室，讓進行報告的學生或客戶間可以直接 進行資料或文件的傳輸交換。 8. 電子商務：對於道路上的車輛，彼此之間可以以 MANET 網路來組成區域 性的局部網路，相互交換訊息等等。 表一：行動隨意網路與有基礎網路的比較 Infrastructure Ad-Hoc 需基地台設備接上固定網路 不需基地台設備 singl

27、e-hop 無線連結 multi-hop 無線連結 中央統一控管路由 分散式路由 成本較高 成本較低 設置較為費時 設置較為快速 時間同步容易 時間同步困難 - 11 - 3-6 Mobile ad hoc networks 架構 圖一：Mobile ad hoc networks 架構 一種聚集兩個或多個具有無線通訊能力和網路連線能力的設備，可在無線 範圍內或無線範圍外的利用其他設備做連接聚集再通訓練節範圍內就可形成一 個臨時的網路，如圖一：車子、PDA、筆電、Smartphone 都可利用 MANET 進 行連接。 - 12 - 肆、 IEEE 802.11 無線網路 圖二：跨層方法分類圖

28、 在跨層結構中，某層中藉由協定產生/收集的資訊都可被其它層的協定取得 ，來產生最佳化和改善網路效能。 將此共同科學切割的問題是這種持續分層的模組可以延伸到何種程度 ， 此結果顯示範圍從傳統結構層到完全不分層架構的解決方法中。 一般而言，階層間的通訊仍保留模組結構，但階層設計就打破模組（藉由 連接各階層設計） ，階層間調整位於兩者間，在完全不分層方法中，層的概念消 失，進而發展新的破壞結構，對於 Multihop Ad Hoc Network 是非常有益的。 - 13 - 伍、 無線網狀網路（Mesh Network） 5-1 Mesh Network 起源 美國當初為了戰地通訊而研發出的無線網

29、路通訊傳輸技術，此技術無需佈 建實體網路線，而是將 Mesh 基地台（AP）架設在 車隊中快速移動。在 Mesh N etwork 中，每個 AP 節點都具有傳送與接收功能。因此，當眾多 Mesh AP 的覆 蓋區域聯集成一大片無線網路覆蓋區域時，AP 之間會藉由相互溝通來找出最佳 的連接路徑，並且會自動偵測與避開已故障毀、損毀，或負載程度較高 AP，透 過別的路徑到達目的端，這即是所謂的自我修復傳遞路徑的功能。透過此功能 ，在此 mesh network 上的網 路節點，便不易發生通訊中斷的情形。 Mesh Network 是一個 Local Area Network，它利用網路上節點兩兩互

30、相連 接的排列方式，來達成一個 Topology 的網路架構。Mesh Network 藉由 Redunda ncy 的方式來 提供可靠的通訊環境。如果網 路中有一節點損壞或因其它因素無 法繼續運作時，其它的節點依然可透過一個或多個中間節點來傳輸訊息，不會 因為有節點損壞而產生通訊中斷或資料無法傳輸的情形發生。而且，當節點不 規則的散佈在網路上時，此網路依然可以保有良好的工作性質。在早期，固定 式的 Mesh Network 中，主要的缺點是佈建 Mesh Network 時需要花費大量的佈 建成本，且在某些特定的方案中，環狀網路或星形網路都會比 Mesh Network來 的有效。如果每個節

31、點皆置於固定位置上，使用 Bus Network Topology 通常為 最好的選擇。 無線網狀網路有著如基礎網路架構提供穩定且不移動的存取點讓其它設備 連接，以及像無線隨意網路利用節點之間的無線通訊能力，經用多重跳躍的方 式將資料傳送到目的。而且不像基礎網路架構需要將每一個存取點接上網路線 ，也不像無線隨意網路會有較大的機率改變整個無線網路拓撲。如同下圖三， 圖中 PDA 要進 行溝通時，只要將資料傳輸給最近的網 狀網路存取點（Mesh AP ），再經由 Mesh AP 互相傳遞把資料傳給另一部 PDA。而電腦要存取到（Inter net）也可以直接透過 Mesh AP 間的傳遞，將資料

32、送到網狀網路後置節點（Mes h Backhaul）連到網際網路 （Internet ）存取資料。 - 14 - 圖三：無線網路資料傳送架構 網狀網路由 router、client 所組成。是透過 AP 的連結，使網路上的每個使 用者同樣扮演著一個可以傳送資料的角色。由於每個節點的工作只需負責將資 料傳送於下一個節點，所以具有分權和 簡化的特性。 圖四：無線網路架構 無線網狀網路與無線隨意網路的資料傳輸類似，都是利用節點和節點之間 的無線網路來傳遞資料，而且也會利用多重跳躍的方式將資料傳輸到更遠的節 點。因此在無線網狀網路中，也可以利用無線隨意網路的路由協定來幫助資料 傳送到需要多重跳躍才能到

33、達的節點。 5-2 無線 Mesh 網路特性 1. 自我組織：網路節點和授權最終用戶可即時加入網路，擴展網路覆蓋範圍 ，並可連接至所有其他節點。 2. 自我設定：如果網路中的某台設備發生故障或從其拓撲位置上拆卸，網路 會自動適應這種改變。既使發端與對端之間的連接涉及多台中繼設備，網 路也會找到從發端到對端的新的路由。 3. 跳躍式：每個網路節點和用戶端設備均能轉發和路由發送至另一個對端的 數據包，能選擇並確定一個從發端到對端的最佳路由。 4. 點對點網路：自組織網路通常由平等的網元構成，只要發端和對端的距離 足夠近，就能直接連接發端和對端。而不必透過中央管理節點。 - 15 - 5-3 優點

34、1. 保持每個節點間的連線完整：當網路拓蹼中有某節點失效或無法服務時,這 種架構允許使用跳躍的方式形成新的路由後將訊息送達傳輸目的地。 2. 没有網點的限制：可以由一網點傳送到另外十個網點, 而這十個網點又能 互相複製（replicate） ，所以傳遞較為可靠。 3. 覆蓋層面很廣闊：因為網點與網點之間的傳送距離可達三百米，只需十多 點傳送的距離就可達一萬尺以上。 4. 降低架設成本、增加架設之便利性：因為無線網狀網路不需要將買一個無 線網路存取點連接到網路現，它利用存取點之間相互溝通，把訊息傳送到 目的端。 5-4 缺點 1. 網狀網路有傳輸過程訊號的延遲問題：因為轉傳的節點越多，所以需繞道

35、 的路徑越多，因此傳遞資料到目的地所需要的時間就會延長，這對於即時 性高的資料會有些許的影響。 2. 安全性的問題：在無線網路傳輸技術裡，安全性一直是被關注的問題，在 透過那麼多節點的傳輸過程裡，資料被竊取的機率相當的高。安全法則是 建立一個點對點相對應傳輸過程，因為直接讓資料由一端傳送到另一端， 只要確保這一條直線的安全性就好，但是 Wireless Mesh Network 的特性， 雖可以免去由於故障而引發網路中斷的情況發生，但卻帶來了安全性的考 量。 5-5 WMN 的應用 網狀網路因成本低、易建立、可靠度高因此被廣泛的應用，因此常被拿來 做日常生活的應用。Wireless Mesh

36、Network 的應用方式，是透過 Access Point 的連結，使網路上的每個使用者也同樣扮演著是一個可以待傳資料的角色。由 於每個節點的工作只需負責將資料傳送於下一個節點，所以具有 decentralized a nd simplified 的特性。此外，Wireless Mesh Network 允許讓居住在邊遠地區位置 的網路和一般小型企業使用同一連結，在這些小型企業可容忍的範圍內，使用 小型企業的網路。 1. Broadband home networking 2. Community and neighborhood networking - 16 - 3. Enterpris

37、e networking 4. Metropolitan area networks 5. Transportation systems 下圖五是內部網狀網路，它採點對點的方式傳輸，都是透過短距且快速的 資料交換來達到即時的訊息傳遞。 圖五：Broadband home networking 圖五：Broadband home networking 如圖六，它並不特定依賴網路中的某個節點，此種網路的彈性較佳。每個 節點的要傳輸資料時，會搜尋一可用的網路節點，因此每一個節點都有多種傳 輸路徑可供選擇。當傳輸路徑中某個節點故障，便會尋找備用的節點裡最近的 節點將資料傳輸出去，使得傳輸資料時不會因為

38、某個節點損壞而傳輸失敗。 圖六：Wireless Mesh Network - 17 - 陸、 臨機網路（Opportunistic Network） 臨機網路是 DTN 的一種，就是使用者的行動裝置有機會可以互相傳輸資 料和交換訊息的網路。在臨機網路中，點跟點之間會間歇性且臨機性地作連結 。臨機網路是利用攜帶者本身的移動性讓不同使用者移動裝置的無線裝置有 臨機（opportunities ）可互相傳輸資料或交換訊息的網路。 6-1 特點 1. 當節點呈現無系統狀，則 MANET 就無法進行資料的傳送，臨機網路克服 了這個限制。 2. 他與傳統網際網路的不同點在於發送端與目的端之間不一定存在有

39、一條點 到點的資料路由路徑。像是 E-MAIL 的傳送，它不在乎時間的延遲問題， 只在乎是否訊息確實的傳送到收件人手中，因此，當節點附近沒有可以傳 送的另一個節點時，則會暫時停止傳送資料，等有適合的節點出現。因此 ，臨機網路沒有一個固定的路線。 6-2 Delay Tolerant Networking 6-2-1 DTN 簡介 在網際網路之外的許多通訊網路，包括有限電力的移動設備、衛星、星球 間的通訊，漸漸地在發展起來，其通訊的技術需考慮通訊環境的特殊需求。這 些通訊網路無法使用 TCPIP 協定，也無法相互溝通，只能用特定的協定在其 內通訊。 以上的通訊網路各自形成一塊 region，re

40、gion 內各連線的通訊特性相當近 似。不同 region 的界線可由 連結延遲、連結連通度、資料的相對速率、錯誤率 、定址、可靠性與傳輸品質來決定。不同於網際網路，這些無線網路具有以下 特性：長而變動的延遲、傳輸中斷、高資料錯誤率、資料傳輸相對速率差異大 。在網際網路之外的無線網路包括：跨州公路網路，戰場作戰單位網路，太空 網路。連結不同 region 的網 路需由代理機制的介入來轉換不同網路的特性，並 且在兩個傳輸速率相異甚大的網路間扮演緩衝的角色。 簡單來說，在一般的隨意網路裡，即使 node 的移動會產生路徑的中斷，但 是大部分的節點都是互相連接的；但是可能一些環境因素、拓撲的不穩定，

41、每 一次的封包傳遞常會有延遲的狀況， 這樣的隨機網路就稱為延遲網路。 - 18 - 圖七：DTN 所適用的各種網 路類型 在一般的 wireless ad-hoc network 裡，routing protocol 都是假設 network 是 連接的，即使 node 的移動會產生或中斷一些 link，但大部分的 node 都是 conne cted 的；但越來越多新的應用，由於 node 在稀疏網路中移動、環境改變、頻譜 共用、或 sensor node 休眠節能等等的因素，使得 network 不總是 connected 的， node 與 node 之間的連線狀態會隨著時間改變，產生新

42、的連線或中斷連線。如 下圖所示，在這種情況下，node 往往會有一個 queue 來暫存封包，以備未來有 新連線出現時可以將封包繼續 forward 下去。類似這樣， network 連線的狀況不 穩定，每一次的 packet delivery 往往會有很長的 delay，這樣的 wireless ad-hoc n etwork 就稱為 delay-tolerance networks、highly-partitioned networks、或 disruptio n- tolerant networks。而為了盡量提升 delay-tolerance network 的性能表現與提高 繞徑成

43、功率，node 裡一般會有 buffer 可以暫存封包，以便未來如果連線狀況變 好的時候可以繼續傳遞，其他常見的配套做法還包括適合各種 scenario 的 routin g protocol，用來決定該傳出 buffer 裡的哪些 packet，以及應該刪除哪些不必要 的 packet；網路編碼，可以計算不同 packet 的線性組合，降低網路的 overhead 及提高它的傳輸率；或根據網路連線拓墣的缺口，安置可自主移動的傳輸中繼 站來提高網路的連線品質等。 - 19 - 圖八：A 點和 E 點從未相遇，但 packet 卻可以從 A 傳遞到 E 6-2-2 為何需要 DTN 許多新一代的

44、網路不具有網際網路的優點，因此無法使用 TCP 協定進行可靠通 訊。這些網路具有以下特性： 1. 間歇性中斷 2. 長而變動的延遲 3. 非對稱的傳輸速率 4. 高錯誤率 6-2-3 DTN 之架構 DTN 網 路的主要目標是希望在異質性的網路提供一個徹底的相互溝通方式 ，並且能在封包遺失、延遲過大、錯誤發生、可能暫時性沒有連結的環境下提 供一個可接受的網路表現。如底下圖九，網路上分成 4 種不同性質的網路，像 Region A 是傳統的網際網路，Region B 是隨意網路 （Ad-Hoc networks），Regi on C 是一種內部的網際網路，Region D 是衛星網路 ，則假如目

45、前 User Host 位 於 RegionA，有資料想傳送到 Region D，但又一定必須經過 Region B 及 Region C 的條件下，DTN 在這邊就提供了一種傳送資料的方法，在 DTN 的傳送方法 ，資料在不同性質的網路傳送會透過 DTN 閘道器，在 DTN 的閘道器會提供一 些功能，讓整個 DTN 網路可以順利運作。 圖九：DTN 之架構圖 6-2-4 DTN 的相關應用 1. 外太空傳輸（Outer space communication ）：衛星傳輸是短期目標， 行星 間傳輸則是長程目標，衛星傳輸在現今已經有一些技術是可行的，直觀 - 20 - 的來說，DTN 容許長時

46、間 delay 和 high error rate 的性質，的確也十分適 合外太空傳輸所需的特性。 2. 開發中國家或偏遠地區網路傳輸（Developing Regions Networks）：開發 中國家或偏遠地區的網路基礎建設通常未臻完善，所以勢必有許多的地 區的對外網路不發達，甚至是沒有網路可言，這時候 DTN 的作用和優勢 就可以被突顯出來，雖然不能提供即時的網路服務，但是能提供這些地 區價格相對較低， 而且一定品質的網路服務。 3. 戰爭網路應用（Battle filed networks）：戰爭型的網路本身就具有須具備 容忍高度不可靠性和某種程度delay 的需求，在以前 Ad-Hoc 網路常被拿 來做此類應用，但是 DTN 在網路特性上比 Ad-Hoc 網路更能容忍隨機， 與具高度不可靠性的傳輸，所以有可能更適合應用在戰爭型網路。 4. 野生動物追蹤（Wildlife Tracker）：在每隻動物的身上戴一個低功率省 電且可互傳資料的 sensor，藉此觀察牠們的活動範圍和互動情形。 柒、 VANET 7-1 智慧型