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即兴网(Ad hoc)介绍

浏览:5570  来源:通信人在线  日期:2020-12-29

以较低的成本获得高的数据速率是无线通信领域的关键。然而,未来无线通信网络的另一要素是在没有固有的网络结构的情况下存在的能力。因此,即兴(Ad hoc)网就成为了未来系统的关键技术。“Ad Hoc”是一个拉丁词汇,在拉丁语中他的意思是:即兴,即席,临时(improvisedimpromptu),没有实现商量的等。Ad hoc网络是在没有任何现存网络基础设施或集中管理的情况下通过一组移动节点的合作动态形成的临时网络结构。网络内部的链接是动态的,常常会因为节点的移动而断开。Ad hoc网络的历史可以追溯到1968年,当时刚刚兴起对ALOHA网络的研究。ALOHA的协议支持单跳网络(网络中的每一个节点都可以到达所有其他的节点)的分布式信道接入,但这最初用于固定网络节点。1973年,DARPA开始研究多跳的分组无线网络协议。多跳技术通过空间域的复用增大了网络的容量,不过这需要更为复杂的路由协议来支持。过去Ad hoc网络主要用于战场和灾区这些无法或不便预先敷设网络设施的场合。现在,随着新兴的无线技术如蓝牙技术的成熟,Ad hoc网络的商用也称为现实,实现了各种便携设备如笔记本、移动电话、PDAMP3播放器的互联。

现行的蜂窝系统要依靠集中控制和管理,而下一代移动无线系统的标准将努力朝Ad hoc的方向发展。例如HIPERLAN/2的直接模式,相邻的终端之间直接通信。蓝牙技术、IEEE 802.11Ad hoc模式、IEEE 802.16Ad hoc网络(MANET)、IEEE 802.15的个人领域网络(PAN)提供了分散的无线、接入和路由技术。因此Ad hoc无线网络具有广阔的应用前景。

由于Ad hoc网络没有预先确定的结构,加之网络链接的多变性,在设计和实施过程中存在一些关键性的技术挑战,包括:需要综合考虑安全性和路由问题,保证网络在分布式环境下有效运行;附加开销要在确保动态网络拓扑的条件下最小化(尽量降低路由表的更新频率);通过合理的路由协议设计,多跳网络中链路容量的不稳定性要保证最小;网络链接(覆盖)、延时需求、网络容量和功率预算之间要合理折中;通过合理的应用功率控制机制和最优的媒质接入控制(MAC)设计,降低与其他技术之间的干扰。

Ad Hoc网络是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的多跳临时性自治系统,移动终端具有路由功能,可以通过无线连接构成任意的网络拓扑,这种网络可以独立工作,也可以与因特网或蜂窝无线网络连接。Ad Hoc网络中,每个移动终端兼备路由器和主机两种功能:作为主机,终端需要运行面向用户的应用程序;作为路由器,终端需要运行相应的路由协议,根据路由策略和路由表参与分组转发和路由的维护工作。在Ad Hoc网络中,节点间的路由通常由多个网段(跳)组成,由于终端的无线传输范围有限,两个无法直接通信的终端节点往往要通过多个中间节点的转发来实现通信。典型的Ad Hoc网络拓扑结构如图1所示,所以它又被称为多跳无线网、自组织网络、无固定设施的网络或对等网络。

1:典型的Ad Hoc网络拓扑结构

与其他传统通信网络相比Ad Hoc网络具有下表1所示的8大特点。

1Ad Hoc网络的特点

Ad Hoc网络是一种动态变化的并基于无线信道的自组织网络,其体系结构、QoS保障和应用等问题比较复杂并难以实现。固定网络和蜂窝网络中使用的各种协议和技术无法直接应用于Ad Hoc网络,因此需要为Ad Hoc网络设计专门的协议和技术,其关键技术主要包括以下8个方面,具体详见下表2中。

2Ad Hoc网络的关键技术

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