AD Hoc網(wǎng)絡互聯(lián)技術的研究及實現(xiàn)

（武警江蘇省總隊，江蘇南京 210019）

AD Hoc是一種省去硬件設施組建起來的對等式網(wǎng)絡結構，這種網(wǎng)絡只需要無線網(wǎng)卡就能實現(xiàn)移動主機之間的溝通，真正做到無線互聯(lián)。AD Hoc網(wǎng)絡的主要工作原理是計算機設備通過建立點與點支架的相互連接，作用等同于虛擬AP，其他計算機就可以進行網(wǎng)絡共享，大幅度提升工作的效率。通過AD Hoc網(wǎng)絡的互聯(lián)共享，提升了網(wǎng)絡運行的速度與質(zhì)量，推動了移動互聯(lián)網(wǎng)技術不斷向前發(fā)展。

1 AD Hoc網(wǎng)絡互聯(lián)技術概述

1.1 AD Hoc特點

AD Hoc是一種無線網(wǎng)絡，具有多跳性，是沒有中心的一種特殊網(wǎng)絡，網(wǎng)絡中沒有固定不變的基礎設備，因此網(wǎng)絡中各個節(jié)點具有相同的水平，每個節(jié)點都是移動的，具有常規(guī)移動終端要求的性能，還具有轉(zhuǎn)發(fā)報文的功能。

AD Hoc網(wǎng)絡具有以下的特點：

（1）多跳路由。

節(jié)點與自身范圍之外的節(jié)點進行聯(lián)系時，AD Hoc不需要專門的路由器發(fā)送信號，只需要普通的節(jié)點就可以。

（2）自組織。

不需要外部設備，節(jié)點利用分層協(xié)議調(diào)整自身動態(tài)，實現(xiàn)快速便捷的組網(wǎng)工作。

（3）無中心。

AD Hoc網(wǎng)絡結點之間是平等的對等式網(wǎng)絡，結點的加入和退出不會對整個網(wǎng)絡造成損壞和影響。

（4）動態(tài)拓撲。

AD Hoc具有移動自由性，使得動態(tài)拓撲結構處于不斷變化中[1]。

1.2 AD Hoc應用領域

AD Hoc網(wǎng)絡的功能具有一定特殊性，因此應用的領域與普通的網(wǎng)絡存在一定區(qū)別，適合于沒有網(wǎng)絡實施的地方以及需要迅速自動組建網(wǎng)絡的地方。

（1）個人通信。

手機、電腦、藍牙技術等電子設備可以通過AD Hoc實現(xiàn)通信功能以及多跳通信。

（2）傳感器網(wǎng)絡。

分散的傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)AD Hoc組建網(wǎng)絡，實現(xiàn)傳感器與控制中心的正常通信。

（3）緊急應用。

發(fā)生意外情況后，固定的通信設備技術受到破壞，通信工作終止，AD Hoc網(wǎng)絡由于獨立性強，可以正常發(fā)揮作用，因此在一些災難多發(fā)的場所可以使用AD Hoc網(wǎng)絡技術[2]。

2 AD Hoc網(wǎng)絡互聯(lián)技術的研究

2.1 AD Hoc體系結構

AD Hoc體系結構包含了網(wǎng)絡結構和節(jié)點結構，AD Hoc節(jié)點的主要作用是充當路由器，實現(xiàn)一般的移動端和報文發(fā)送的功能，節(jié)點將路由器、主機、電臺的功能集聚于一體。路由器部分承擔拓撲結構和路由工作，實現(xiàn)報文轉(zhuǎn)發(fā)；主機部分相當于移動終端，完成收集處理數(shù)據(jù)等工作；電臺部分主要負責在進行信息傳輸時為其提供無線信道的功能，結點結構的物理結構又可以分為單主機單臺和多主機電臺。AD Hoc網(wǎng)絡結構可以分成兩種，一種是平面結構，一種是分級結構。平面結構指在網(wǎng)絡中，節(jié)點的地位處于同一水平，平面的結構相對簡易，網(wǎng)絡中的節(jié)點處于對等的地位，因此在節(jié)點之間沒有形成瓶頸，運行良好，但平面結構的擴充性能較差。分級結構以簇為單位，由簇頭組成，更高一級的網(wǎng)絡就由簇頭構成。分級結構又包含單頻和多頻兩種分級結構，單頻結構就是指在通信的過程中，結點使用的頻率相同，多頻結構相反，需要采用不一樣的頻率。分級網(wǎng)絡中的簇頭要選擇適當?shù)乃惴ǎ罁?jù)網(wǎng)絡拓撲的狀態(tài)進行相應的調(diào)整，正因為具有很強的隨機應變能力，分級結構不易受到外部環(huán)境的影響，具有良好的抗破壞性。針對兩種分級的優(yōu)缺點，可以得出，如果在規(guī)模較小、網(wǎng)絡環(huán)境簡單時，可以使用平面結構，反之，使用分級結構[3]。

2.2 AD Hoc網(wǎng)絡存在的問題

AD Hoc存在的問題較為復雜，技術尚不成熟，如安全性能差。在AD Hoc網(wǎng)絡中主要采用無線信道和有限電源等手段，沒有固定的網(wǎng)絡邊界，更容易受到外部因素的影響，普通的安全防控措施并不適用于AD Hoc網(wǎng)絡；AD Hoc管理難度較大，AD Hoc節(jié)點的移動過于頻繁，網(wǎng)絡管理人員應定期收集整理數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡的工作強度加大，且在無線環(huán)境下，信號的質(zhì)量得不到有效保證；動態(tài)拓撲具有一定缺陷。AD Hoc網(wǎng)絡中拓撲處于高度動態(tài)，一些安全保障手段無法發(fā)揮作用，給惡意的入侵提供了機會；采用分布式協(xié)作方法，缺少中心結構參與管理統(tǒng)一協(xié)作，增加了外來入侵的風險，采用破壞算法進行系統(tǒng)破壞；無線通信的寬帶較小，自身節(jié)點在發(fā)送時會出現(xiàn)延遲現(xiàn)象[4]。

3 AD Hoc網(wǎng)絡互聯(lián)技術的實現(xiàn)

現(xiàn)階段，隨著技術的不斷發(fā)展和進步，AD Hoc技術已經(jīng)實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，技術不斷升級。

（1）信道接入技術。

AD Hoc網(wǎng)絡與一般網(wǎng)絡具有較大差別，信道接入技術主要解決了網(wǎng)絡終端出現(xiàn)的問題，如一些隱藏或暴露的終端問題，主要包括MAC協(xié)議以及升級的MAC協(xié)議，當終端在接入介質(zhì)傳送數(shù)據(jù)包時，MAC協(xié)議決定采取何種方式進行信息資源的共享，避免造成沖突，規(guī)范網(wǎng)絡中接入的業(yè)務源，以一定順序和有效方法對結點訪問媒體進行合理分配，有效解決網(wǎng)絡中出現(xiàn)的問題[5]。

（2）路由協(xié)議。

AD Hoc網(wǎng)絡中的多跳路由必須設計成具有專用性、高效性的無線跳路由協(xié)議，因為在AD Hoc網(wǎng)絡中多跳路實現(xiàn)工作必須由普通結點共同配合完成，路由設備還沒有達到專業(yè)化的水平[6]。目前，DSDV、WRP、ZRP等是路由協(xié)議的主要研究成果。

（3）QoS保證。

為了使AD Hoc網(wǎng)絡在傳輸多媒體信息時的效率得到提高，減少時延和抖動的現(xiàn)象，QoS保證是必不可少的技術。QoS保證技術指利用各種基礎技術為網(wǎng)絡通信帶來高質(zhì)量的服務工作，是網(wǎng)絡運行過程中的一種安全保證機制，有效減少了延緩和擁堵的現(xiàn)象，是十分重要的技術[7]。

（4）自適應技術。

自適應技術是指通信系統(tǒng)在進行工作時，具有適應外在條件變化的功能。AD Hoc網(wǎng)絡要求各層協(xié)議都應依據(jù)外在的環(huán)境以及條件進行相應的變化調(diào)整，對于MAC、頻帶操作功率的設置，要求不能過于嚴格，應具有一定靈活性，使網(wǎng)絡連接以及LPD指標得到優(yōu)化和改善。自適應技術具備了自動調(diào)整流量以及在動態(tài)的環(huán)境下布置協(xié)議、更換協(xié)議等功能[8]。自適應技術應加強路由機制，強大的路由機制有助于避免外部環(huán)境的影響，減少對網(wǎng)絡拓撲的破壞，在充分利用網(wǎng)絡資源的前提下，減少資源耗費。自適應技術可以實現(xiàn)距離較遠的主干網(wǎng)絡之間的正常通信，還可以備份通信設施，提升網(wǎng)絡運行的安全性。

（5）網(wǎng)絡管理。

AD Hoc網(wǎng)絡管理包含的內(nèi)容較廣泛，主要通過建立具體的機制實現(xiàn)定位工作和地址配置問題，包括移動性管理、服務管理和地址管理。對于服務管理的研究必不可少，服務管理指外在的設施或程序為其他的設備、程序帶來的幫助，但在平常的工作運行中，多數(shù)用戶并不了解如何得到需要的服務。服務的管理包含發(fā)現(xiàn)、描述、調(diào)度等。

（6）節(jié)能控制。

節(jié)能控制的手段主要是通過控制功率對移動節(jié)點進行調(diào)整，平衡傳輸范圍以及干擾之間的矛盾。可以在網(wǎng)絡層、MAC層、越層等方面進行節(jié)能控制。還可以利用自動休眠機制，處于不工作狀態(tài)時，便進入智能休眠狀態(tài)，利用功率較小的硬件設施達到節(jié)能的效果，減少能量的消耗。

（7）網(wǎng)絡體系結構。

在沒有引入AD Hoc網(wǎng)絡時，網(wǎng)絡的作用主要是為數(shù)據(jù)業(yè)務提供幫助，對于體系結構的設計還沒有過多涉及。AD Hoc網(wǎng)絡系統(tǒng)對原有的協(xié)議棧進行了合理改進，使AD Hoc網(wǎng)絡系統(tǒng)能夠更好地支撐QoS保證，并提供多種業(yè)務支撐，提升網(wǎng)絡運行的效率與功能。

4 結語

AD Hoc網(wǎng)絡是現(xiàn)階段比較先進的移動網(wǎng)絡技術，兼具了系統(tǒng)的獨立性以及為固定的設施網(wǎng)絡提供補充作用的功能。AD Hoc網(wǎng)絡的獨立性體現(xiàn)在不需要基礎設施網(wǎng)，在一定的條件下可以獨立組建網(wǎng)絡，具有靈活、高效的特點，發(fā)展中具有廣闊的前景。但是在發(fā)展的過程中，AD Hoc網(wǎng)絡本身還具有一定局限性，如在AD Hoc網(wǎng)絡性能方面，還存在漏洞，對網(wǎng)絡的安全性、節(jié)能性、QoS保證、網(wǎng)絡管理等產(chǎn)生了一定威脅，本文對此進行研究，并對相關的技術進行了闡述，為相關的工作人員提供幫助。