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(xué)工程技術(shù)學(xué)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(xué)工程技術(shù)學(xué)院

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

Ad hoc 拓?fù)浣Y(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(gè)網(wǎng)絡(luò)沒有固定的基礎(chǔ)設(shè)施，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是移動(dòng)的，并且都能以任意方式動(dòng)態(tài)地保持與其它節(jié)點(diǎn)的聯(lián)系。Ad hoc網(wǎng)絡(luò)最初應(yīng)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(xiàng)目，該項(xiàng)目由DARP資助，其后，又在1983年和1994年進(jìn)行了抗毀可適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)和全球移動(dòng)信息系統(tǒng)項(xiàng)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(jìn)行臨時(shí)通信時(shí)，可以很方便地通過搭建Ad hoc網(wǎng)絡(luò)實(shí)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(diǎn)

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

2.1 網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立性

Ad hoc網(wǎng)絡(luò)相對(duì)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(shí)刻、任何地點(diǎn)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(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的這種特點(diǎn)很適合災(zāi)難救助、偏遠(yuǎn)地區(qū)通信等應(yīng)用。

2.2 動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，移動(dòng)主機(jī)可以在網(wǎng)中隨意移動(dòng)。在自組網(wǎng)中，主機(jī)可能同時(shí)還是路由器，因此，移動(dòng)會(huì)使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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(yù)測的。對(duì)于常規(guī)網(wǎng)絡(luò)而言，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)則相對(duì)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(duì)有線信道要低得多。

2.4 有限的主機(jī)能源

在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，主機(jī)均是一些移動(dòng)設(shè)備，如PDA、便攜計(jì)算機(jī)或掌上電腦。由于主機(jī)可能處在不停的移動(dòng)狀態(tài)下，主機(jī)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(diǎn)。

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(diǎn)，主機(jī)通過分布式協(xié)議互聯(lián)。一旦網(wǎng)絡(luò)的某個(gè)或某些節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，其余的節(jié)點(diǎn)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(shí)的通信需求，相對(duì)與有線網(wǎng)絡(luò)，它的生存時(shí)間一般比較短。

2.7 有限的物理安全

移動(dòng)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。現(xiàn)有的鏈路安全技術(shù)有些已應(yīng)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(duì)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(shí)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(yù)也少。網(wǎng)絡(luò)中各無線移動(dòng)用戶可動(dòng)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(jìn)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(yīng)用于該網(wǎng)絡(luò)中，旨在實(shí)現(xiàn)分布式頻譜共享，這就需要有相應(yīng)的MAC層策略和路由策略進(jìn)行理論和技術(shù)支持。首先，認(rèn)知用戶之間在進(jìn)行通信前要完成發(fā)送請(qǐng)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。可以改進(jìn)IEEE802．11標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)MAC層控制信道策略，以適用于CR Ad hoc應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)；其次，對(duì)于路由策略來說，傳統(tǒng)的路由指標(biāo)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(shí)延、信道切換頻率這兩種新的衡量指標(biāo)，以實(shí)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(huì)受到周圍其他無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較大的干擾波動(dòng)，為解決這一問題，采用空時(shí)塊碼（STBC）分布式自動(dòng)重傳請(qǐng)求（ARQ）技術(shù)，該技術(shù)旨在自適應(yīng)周圍環(huán)境以避開強(qiáng)干擾區(qū)域進(jìn)行路由選擇。

[1]劉元.認(rèn)知無線電的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用研究[J].通信技術(shù),2007

[2]周賢偉，孟潭，王麗娜，張雪松，李超.認(rèn)知無線電研究綜述[J].電訊技術(shù),2006

[3]暢志賢.認(rèn)知無線電技術(shù)綜述[J].電視技術(shù).2007

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。