周橋梁 長江大學工程技術(shù)學院

淺談Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與發(fā)展現(xiàn)狀

周橋梁 長江大學工程技術(shù)學院

本文對Ad hoc網(wǎng)絡(luò)從基本概念以及結(jié)構(gòu)特點做了簡單的分析與論述，并對當前其應用以及發(fā)展和研究現(xiàn)狀做了總結(jié)。

Ad hoc 拓撲結(jié)構(gòu) CR技術(shù)

1 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)基本概念

Ad hoc網(wǎng)是一種多跳的、無中心的、自組織無線網(wǎng)絡(luò)，又稱為多跳網(wǎng)、無基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)或自組織網(wǎng)。整個網(wǎng)絡(luò)沒有固定的基礎(chǔ)設(shè)施，每個節(jié)點都是移動的，并且都能以任意方式動態(tài)地保持與其它節(jié)點的聯(lián)系。Ad hoc網(wǎng)絡(luò)最初應用于軍事領(lǐng)域，它的研究起源于戰(zhàn)場環(huán)境下分組無線網(wǎng)數(shù)據(jù)通信項目，該項目由DARP資助，其后，又在1983年和1994年進行了抗毀可適應網(wǎng)絡(luò)和全球移動信息系統(tǒng)項目的研究。由于無線通信和終端技術(shù)的不斷發(fā)展，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)在民用環(huán)境下也得到了發(fā)展，如需要在沒有有線基礎(chǔ)設(shè)施的地區(qū)進行臨時通信時，可以很方便地通過搭建Ad hoc網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。

圖1 典型的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

2 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的特點

Ad hoc網(wǎng)絡(luò)作為一種新的組網(wǎng)方式，具有以下特點。

2.1 網(wǎng)絡(luò)的獨立性

Ad hoc網(wǎng)絡(luò)相對常規(guī)通信網(wǎng)絡(luò)而言，最大的區(qū)別就是可以在任何時刻、任何地點不需要硬件基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的支持，快速構(gòu)建起一個移動通信網(wǎng)絡(luò)。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的這種特點很適合災難救助、偏遠地區(qū)通信等應用。

2.2 動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，移動主機可以在網(wǎng)中隨意移動。在自組網(wǎng)中，主機可能同時還是路由器，因此，移動會使網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化，而且變化的方式和速度都是不可預測的。對于常規(guī)網(wǎng)絡(luò)而言，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)則相對較為穩(wěn)定。

2.3 有限的無線通信帶寬

在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中沒有有線基礎(chǔ)設(shè)施的支持，均通過無線傳輸來完成。由于無線信道本身的物理特性，它提供的網(wǎng)絡(luò)帶寬相對有線信道要低得多。

2.4 有限的主機能源

在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，主機均是一些移動設(shè)備，如PDA、便攜計算機或掌上電腦。由于主機可能處在不停的移動狀態(tài)下，主機的能源主要由電池提供，因此Ad hoc網(wǎng)絡(luò)有能源有限的特點。

2.5 網(wǎng)絡(luò)的分布式特性

在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中沒有中心控制節(jié)點，主機通過分布式協(xié)議互聯(lián)。一旦網(wǎng)絡(luò)的某個或某些節(jié)點發(fā)生故障，其余的節(jié)點仍然能夠正常工作。

2.6 生存周期短

Ad hoc網(wǎng)絡(luò)主要用于臨時的通信需求，相對與有線網(wǎng)絡(luò)，它的生存時間一般比較短。

2.7 有限的物理安全

移動網(wǎng)絡(luò)通常比固定網(wǎng)絡(luò)更容易受到物理安全攻擊，易于遭受竊聽、欺騙和拒絕服務(wù)等攻擊?，F(xiàn)有的鏈路安全技術(shù)有些已應用于無線網(wǎng)絡(luò)中來減小安全攻擊。不過Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的分布式特性相對于集中式的網(wǎng)絡(luò)具有一定的抗毀性。

3 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀

Ad hoc網(wǎng)絡(luò)是一種沒有任何中心實體、自組織、自愈網(wǎng)絡(luò)，由于不需要固定的通信基礎(chǔ)設(shè)施，人工干預也少。網(wǎng)絡(luò)中各無線移動用戶可動態(tài)、隨意、頻繁地加入和退出，無須事先示警或通知，彼此相互協(xié)作，通過無線鏈路交換信息進行通信。

Ad hoc網(wǎng)絡(luò)是典型的分布式網(wǎng)絡(luò)，將CR技術(shù)應用于該網(wǎng)絡(luò)中，旨在實現(xiàn)分布式頻譜共享，這就需要有相應的MAC層策略和路由策略進行理論和技術(shù)支持。首先，認知用戶之間在進行通信前要完成發(fā)送請求、允許發(fā)送等數(shù)據(jù)分組的交換和傳輸，所以要重視全局公共控制信道的要求?？梢愿倪MIEEE802．11標準中有關(guān)MAC層控制信道策略，以適用于CR Ad hoc應急網(wǎng)絡(luò)；其次，對于路由策略來說，傳統(tǒng)的路由指標如跳數(shù)、擁塞等作為路由選擇的依據(jù)不再充分，提出了基于最小時延、信道切換頻率這兩種新的衡量指標，以實現(xiàn)最佳路由的選擇；最后，采用CR技術(shù)的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)會受到周圍其他無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較大的干擾波動，為解決這一問題，采用空時塊碼（STBC）分布式自動重傳請求（ARQ）技術(shù)，該技術(shù)旨在自適應周圍環(huán)境以避開強干擾區(qū)域進行路由選擇。

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周橋梁，1986-，女，漢，湖北，碩士，講師，信息處理及通信系統(tǒng)研究方向。