關于無線Ad Hoc網絡移動性的研究

達小衛+鄧曉燕

摘要：無線Ad Hoc網絡具有靈活的移動性，使其在軍事和民用領域廣泛的應用。該網絡的移動性基于節點間的自由連接和移動，網絡節點移動的分類可以分為自主和受控兩種，前者是建立模型進行評價，后者是尋找合適的算法。

關鍵詞：節點自主；移動受控；移動評價

中圖分類號：TN925 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）07-0130-01

1 無線Ad Hoc網絡定義

無線Ad Hoc網絡是在計算機網絡的基礎上讓用戶終端可以在網內隨意移動并保持通信的一種通信網絡。無線Ad Hoc網絡具有多跳、自治、分布式的特征。因此，整個網絡在不具備固定基礎設施或者不方便利用現有網絡基礎設施的情形下，終端之間的可以相互進行移動通信。

2 無線Ad Hoc網絡的特點

由于無線Ad Hoc網絡中，每個節點兼備路由器和主機兩種功能，并且地位平等，不需要任何中心控制點。因此，當通信源節點和目的節點不能直接進行通信時，報文可以通過中間節點同過一次或多次跳轉進行轉發。這使得該網絡具有很強的抗毀性。這是無線Ad Hoc網絡區別于其他移動通信網絡最重要的特點，并且，這種特點使之具有很強的修復力和抗毀能力。因此它也具有組網靈活性強、支持移動性、易于迅速展開、系統整體抗毀能力強以及系統成本低的特點。

3 無線Ad Hoc網絡的移動性

無線Ad Hoc網絡移動性是因為它的節點之間能以動態的方式自由連接，并且不需要基站的支持。它的這種靈活的移動特征決定了其能廣泛的應用在一些臨時、緊急得場所。在這些場所中，往往會有情況變化很快或者網絡鋪設的地形非常復雜的限制，因此，為保證網絡高效、穩定的運行，網絡節點移動技術的研究和探討就非常具有重要性和實用性。

3.1 移動節點的分類

一般而言，根據移動節點的特征，可分成兩大類：自主移動和受控移動。

自主移動是節點的自發移動，比如馬路上車輛的來往，商場里人們的閑逛和士兵在戰地追擊敵人等情況，都可以當成是節點的自主移動。根據節點的類型不同，其自主移動的強弱也有所區別，其中，手持節點最弱，車載節點稍強，機載節點最強。

受控移動是指節點按照其他節點或者外界的指令進行移動，節點具有受控移動的能力，比如新型的無線移動傳感器和移動機器人等。

3.2 兩種移動性節點的異同

自主移動節點和受控移動節點的共同點在于：它們都是網絡的移動性的體現。

自主移動節點和受控移動節點的確別也是很明顯的。首先，兩者的移動目的不同。節點的自主移動會使網絡的拓撲結構和性能處于時刻變化的狀態，造成網絡的不穩定；而節點受控移動的目的是改善網絡性能，增強其穩定性。其次，兩者移動的時機不同。節點的自主移動是節點自發的移動，隨時都有可能發生；而節點的受控移動是受外界驅動指令下的移動，通常發生在需要對網絡性能進行修改和調整的情況下。

3.3 兩類節點移動性的研究特點

3.3.1 節點自主移動性的研究特點

對節點的自主移動而言，主要是考慮三個方面：時間相關性、空間相關性和地理環境相關性。因此需要建立相應的移動模型加以描述。移動模型有兩種，一種是隨機移動模型，又稱理想移動模型；另一種為真實環境移動模型。這兩者各有優劣。就應用廣泛應用的程度而言，隨機移動模型要略勝一籌。雖然它的分析過程沒有考慮地形的限制作用，與節點移動的真實情況存在差異，但隨機移動模型的優點在于其原理簡單、易實現，且理論分析非常方便。

就分析的準確性而言，真實環境移動模型要優越得多。它比較好的解決了模型與實際環境存在差距這個問題，但缺點在于其實現和分析較為復雜。

評價移動模型主要是看節點的自主移動的模擬分析是否符合實際環境，在多大程度上符合實際環境。一般而言，主要的指標有：簡單性、合理性、新穎性和擴展性等參數。

簡單性是指是評價模型是否方便實現；合理性是指移動模型中的模擬節點符合實際環境的程度；新穎性是指在評價模型在滿足合理性的前提下，能夠產生其他移動模型所不能產生的移動場景；擴展性是指通過改變移動模型的參數，模型能夠包容更多的移動場景。

3.3.2 節點受控移動性的研究重點

無線Ad Hoc網絡在部署和運行過程中，可能會布置在不適宜或不方便的環境中，再加上人工布網的時間長短的干擾，受到這些因素的影響。因此，要求網絡的拓撲結構能夠自行組織或重建，這對提高網絡的聯通性和覆蓋率而言，有著非常重要意義。

節點受控移動的能有效地解決這個問題。節點受控移動的本質就是通過讓部分節點在外界指令的驅使下，按照要求改變自己的原有部署位置，從而構造出一個符合性能要求的新的網絡拓撲。

對節點受控移動的研究重點在于，以最小的代價完成網絡規劃或部署所要求的指標。具體而言，就是找到一個功率分配方案使得所有節點的功率之和最小或在節點移動距離之和最小的代價下，獲得網絡的聯通性等等。這些問題的解決依賴于尋找好的算法。常用的算法有兩種：移動部署算法和移動拓撲控制算法。這兩種算法既有相似，又有區別。兩者相同的地方在于它們都是利用受控節點能按指令驅動的能力。而兩者的區別在于它們的針對對象和目的不同。

4 結語

無線Ad hoc網絡的靈活和易構的特征突出了體現了該網絡的移動性，它的移動性根據節點移動性可分成自主移動和受控移動兩大類。兩者的區別在于，自主移動是節點自發的移動，每時每刻都可能發生；而受控移動則是節點受到外部指令驅動，目的是改善網絡性能。兩者的研究重點也不同，自主移動的研究重點在于建立相應的移動模型，評價模型主要是看對節點自主移動的模擬分析是否符合實際環境；而受控移動的研究重點在于尋找優異的移動拓撲重構的算法。

總之，由于無線Ad hoc網絡優異的移動性，使得它在搶險救災、野外研究、戰場指揮等極端條件下發揮了巨大的作用，在軍事和民用領域越來越活躍。因此，研究和討論無線Ad hoc網絡的移動性，分析其給網絡帶來的影響，使其更好的改善和利用Ad hoc網絡，具有重要的理論和現實意義。endprint