集成Ad hoc網絡應用分析

陳 圳

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集成Ad hoc網絡應用分析

陳 圳

中南大學 信息科學與工程學院，湖南 長沙 410000

一個孤立的Ad hoc網絡中的所有節點都是在同一個Ad hoc網絡中進行通信。孤立Ad hoc網絡可以分為兩種類型：大規模孤立Ad hoc網絡和小規模孤立Ad hoc網絡。由于廉價的無線局域網技術的廣泛使用，使得小規模的Ad hoc網絡應用廣泛。基于此，主要闡述了利用Ad hoc網關是可以實現小規模Ad hoc網絡與全球互聯網的互通的。

Ad；hoc網絡；集成Ad；hoc；小規模網絡

1 集成Ad hoc網絡與互聯網的方案

1.1 熱點方案

為將小規模Ad hoc網絡與基于IP的寬帶接入網集成，圖1顯示了熱點方案所使用的三種類型的網關：WA-GW（無線Ad hoc 網關）、MA-GW（移動Ad hoc網關）和MH-GW（移動熱點Ad hoc網關）[1]。Ad hoc網絡與接入網的無縫連接由Ad hoc網關來實現。Ad hoc網絡中的Ad hoc移動終端不能直接訪問接入點的原因如下：首先，Ad hoc網絡的空中接口和接入網絡中的接口不同；其次，Ad hoc網絡中的移動終端可能不在接入點的覆蓋范圍內；最后，Ad hoc網絡中的移動終端在訪問全球互聯網時沒有一個確定的IP地址。所以，要使Ad hoc移動終端能夠訪問全球互聯網，Ad hoc網關是必需的。由于Ad hoc網絡中Ad hoc終端在通信過程中可能是移動的，為了將IP數據包從Ad hoc移動終端路由到Ad hoc網關，一個動態的路由協議是必需的。為了構建一個非常大的覆蓋區域如整個城市，需要用到更多的網關。網關可以以分層方式進行組織，來實現層次微移動性支持。在接入網中，第二層（L2）的分組交換與第三層（L3）的IP路由集成在一起，來實現快速高效的移動性支持[2]。接入網中的網關與路由器將依據路由表來處理同一個接入網中移動終端的移動性要求。在這種情況下，IP層不會覺察到移動終端的移動。如果移動終端改變接入網絡，IP層將會使用其中的移動性協議來處理移動終端的移動。通過L2層路由表的層次化更新，具有高效微移動性支持的接入網能夠實現無縫的移動IP服務[1]。

圖1 熱點方案

圖2 GPRS/UMTS方案

1.2 GPRS/UMTS方案

在圖2所示的GPRS/UMTS方案中，Ad hoc組中的成員可以在任何時間任何地點使用GPRS/UMTS通過MA-GW（移動Ad hoc網關）或者MH-GW（移動熱點Ad hoc網關）來訪問互聯網。與熱點方案相比，GPRS/UMTS方案中的數據速率受到限制。

在移動熱點的情況中，如公共汽車和火車在其移動的時候通過無線局域網來接入互聯網是不可行的，這種方案是非常重要的。熱點方案和GPRS/UMTS方案之間的切換在移動熱點的應用中非常重要。這意味著當公共汽車或火車停在車站的時候，Ad hoc節點通過無線局域網接入網絡來實現對互聯網的訪問，而當公共汽車或火車移動的時候，Ad hoc節點就轉為使用GPRS/UMTS來訪問互聯網[3]。

2 協議以及商務服務模型

集成Ad hoc網絡中的節點使用3種類型的網關來接入基于基礎設施的無線網絡[4]。

（1）WA-GWs（無線Ad hoc網關）是由網絡運營商安裝以供公眾使用，并且網關在通信過程中不會移動。

（2）MA-GWs（移動Ad hoc網關）是移動的，它由一個私人的終端用戶所擁有。因此，MA-GW是不穩定的、不受控制的，而且有可能在通信的過程中移動。

（3）MH-GWs（移動熱點Ad hoc網關）對于接入網絡來說是移動的，而對于Ad hoc網絡來說是固定的。MH-GWs是由網絡運營商所擁有的穩定的網關。除了將互聯網的多媒體服務擴展到了Ad hoc網絡，WA-GW和MH-GW也可以向Ad hoc網絡提供本地服務。擁有Ad hoc網關的運營商，會為構建一個可以向用戶提供互聯網服務、本地內容和AAA服務的Ad hoc網絡而向Ad hoc用戶收費。通過給Ad hoc用戶獎勵，運營商還可以鼓勵用戶甘愿作為中繼節點甚至是Ad hoc網關。

集成Ad hoc網絡的基本操作可以描述如下：

A-MT（Ad hoc終端）在接入全球互聯網前先尋找A-GW（Ad hoc網關），A-GW定期廣播它的存在，如果A-MT和A-GW相距僅一跳，那么A-MT可以通過接收廣播消息而發現A-GW。

如果A-MT與A-GW的距離超過一跳，那么A-MT發送包含終端IP地址和MAC地址的控制消息（A-GW Search），隨后，A-MT可以接收到一個或多個來自一個或多個A-GW的答復[5]。

終端選擇最小跳數的A-GW作為它接入互聯網的Ad hoc網關；包含了控制消息（A-GW Search）的Ad hoc分組的目的地址是一個特殊的地址，它表明一個A-GW已經被搜尋到。

搜尋到A-GW后，終端借助A-GW的幫助試圖獲取IP CoA（IP轉交地址），A-MT產生的IP分組被封裝成Ad hoc分組而被路由到A-GW，根據Ad hoc路由協議（如DSR、AODV）形成Ad hoc路由頭，A-GW去除Ad hoc路由頭，然后形成一個新的分組，將其路由到接入網絡，在接入網絡，分組被恢復為IP分組然后路由到全球互聯網。

另一方面，來自全球互聯網的IP分組被路由到A-GW，A-GW將其包裝成Ad hoc分組，然后使用Ad hoc路由頭將其路由到A-MT。

[1]李建東，田野，盛敏，張琰，姚俊良.大規模adhoc網絡拓撲分割探測研究[J].通信學報，2008（9）：54-61.

[2]徐磊，方紅雨，李曉輝.基于OPNET的無線信道接入協議仿真[J].安徽教育學院學報，2007（6）：153.

[3]王遠，陳遠知，楊仕勇.一種新型的高能效無線傳感器網絡路由協議[J].中國傳媒大學學報（自然科學版），2008（2）：59.

[4]赫陽，張挺，陳真勇，熊璋.Ad hoc網絡局部路由發現算法[J].北京航空航天大學學報，2008（6）：32.

[5]付穎芳，何涇沙，欒良玉，王戎，李國瑞.無線Mesh網的密鑰分配與仿真分析[J].北京工業大學學報，2009（3）：63.

Integrated Ad Hoc Network Application Analysis

Chen Zhen

Information Science and Engineering，Central South University，Hunan Changsha 410000

In an isolated Ad hoc network all the nodesis to communicate in the same Ad hoc network.Isolated Ad hoc networks can be divided into two types：large-scale isolated Ad hoc network Ad hoc and small-scale isolated network.Due to the widespread use of inexpensive wireless LAN technology，making small-scale Ad hoc networks are widely used.Will set forth herein，use Ad hoc gateway can communicate with each small-scale Ad hoc network and the global Internet.

Ad；hoc network；integration of Ad；hoc；small scale network

TN929.53

A

1009-6434(2016)07-0145-02

陳圳（1996—），男，福建人，中南大學通信工程2013級本科生。