ad_hoc网络概念

Ad Hoc 网络概念、特点和比较 前言 一、Ad Hoc 网络的概念 二、Ad Hoc 网络的特点 三、Ad Hoc 网络的应用需求 四、与其他移动通信系统的比较 五、移动 IP 和 Ad Hoc 网络的结合 六、管理 Ad Hoc 网络面临的问题 七、结论 前言 随着人们对摆脱有线网络束缚、随时随地可以进行自由通信的渴望，近几年来无线网络通 信得到了迅速的发展。人们可以通过配有无线接口的便携计算机或个人数字助理来实现移 动中的通信。目前的移动通信大多需要有线基础设施（如基站）的支持才能实现。为了能 够在没有固定基站的地方进行通信，一种新的网络技术——Ad Hoc 网络技术应运而生。 Ad Hoc 网络不需要有线基础设备的支持，通过移动主机自由的组网实现通信。Ad Hoc 网络的出现推进了人们实现在任意环境下的自由通信的进程，同时它也为军事通信、灾难 救助和临时通信提供了有效的解决方案。 一、AdHoc 网络的概念 Ad Hoc 网络是一种没有有线基础设施支持的移动网络，网络中的节点均由移动主机构成。 Ad Hoc 网络最初应用于军事领域，它的研究起源于战场环境下分组无线网数据通信项目， 该项目由ＤＡＲＰＡ资助，其后，又在1983 年和1994 年进行了抗毁可适应网络 ＳＵＲＡＮ（Ｓｕｒｖｉｖａｂｌｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）和全球移动信 息系统ＧｌｏＭｏ（Ｇｌｏｂａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）项目的研 究。由于无线通信和终端技术的不断发展，Ad Hoc 网络在民用环境下也得到了发展，如 需要在没有有线基础设施的地区进行临时通信时，可以很方便地通过搭建 Ad Hoc 网络实 现。 在 Ad Hoc 网络中，当两个移动主机（如图1中的主机Ａ和Ｂ）在彼此的通信覆盖范围内 时，它们可以直接通信。但是由于移动主机的通信覆盖范围有限，如果两个相距较远的主 机（如图1 中的主机Ａ和Ｃ）要进行通信，则需要通过它们之间的移动主机Ｂ的转发才能 实现。因此在 Ad Hoc 网络中，主机同时还是路由器，担负着寻找路由和转发报文的工作。 在 Ad Hoc 网络中，每个主机的通信范围有限，因此路由一般都由多跳组成，数据通过多个主机的转发才能到达目的地。故 Ad Hoc 网络也被称为多跳无线网络。其结构如图2 所 示。 Ad Hoc 网络可以看作是移动通信和计算机网络的交叉。在 Ad Hoc 网络中，使用计算机 网络的分组交换机制，而不是电路交换机制。通信的主机一般是便携式计算机、个人数字 助理（ＰＤＡ）等移动终端设备。Ad Hoc 网络不同于目前因特网环境中的移动 IP 网络。 在移动 IP 网络中，移动主机可以通过固定有线网络、无线链路和拨号线路等方式接入网络， 而在 Ad Hoc 网络中只存在无线链路一种连接方式。在移动 IP 网络中，移动主机通过相 邻的基站等有线设施的支持才能通信，在基站和基站（代理和代理）之间均为有线网络， 仍然使用因特网的传统路由协议。而 Ad Hoc 网络没有这些设施的支持。此外，在移动 IP 网络中移动主机不具备路由功能，只是一个普通的通信终端。当移动主机从一个区移动到 另一个区时并不改变网络拓扑结构，而 Ad Hoc 网络中移动主机的移动将会导致拓扑结构 的改变。二、Ad Hoc 网络的特点 Ad Hoc 网络作为一种新的组网方式，具有以下特点。 2．1 网络的独立性 Ad Hoc 网络相对常规通信网络而言，最大的区别就是可以在任何时刻、任何地点不需要 硬件基础网络设施的支持，快速构建起一个移动通信网络。它的建立不依赖于现有的网络 通信设施，具有一定的独立性。Ad Hoc 网络的这种特点很适合灾难救助、偏远地区通信 等应用。 2．2 动态变化的网络拓扑结构 在 Ad Hoc 网络中，移动主机可以在网中随意移动。主机的移动会导致主机之间的链路增 加或消失，主机之间的关系不断发生变化。在自组网中，主机可能同时还是路由器，因此， 移动会使网络拓扑结构不断发生变化，而且变化的方式和速度都是不可预测的。对于常规 网络而言，网络拓扑结构则相对较为稳定。 2．3 有限的无线通信带宽 在 Ad Hoc 网络中没有有线基础设施的支持，因此，主机之间的通信均通过无线传输来完 成。由于无线信道本身的物理特性，它提供的网络带宽相对有线信道要低得多。除此以外， 考虑到竞争共享无线信道产生的碰撞、信号衰减、噪音干扰等多种因素，移动终端可得到 的实际带宽远远小于理论中的最大带宽值。 2．4 有限的主机能源 在 Ad Hoc 网络中，主机均是一些移动设备，如ＰＤＡ、便携计算机或掌上电脑。由于主 机可能处在不停的移动状态下，主机的能源主要由电池提供，因此 Ad Hoc 网络有能源有 限的特点。 2．5 网络的分布式特性 在 Ad Hoc 网络中没有中心控制节点，主机通过分布式协议互联。一旦网络的某个或某些 节点发生故障，其余的节点仍然能够正常工作。 2．6 生存周期短 Ad Hoc 网络主要用于临时的通信需求，相对与有线网络，它的生存时间一般比较短。 2．7 有限的物理安全 移动网络通常比固定网络更容易受到物理安全攻击，易于遭受窃听、欺骗和拒绝服务等攻 击。现有的链路安全技术有些已应用于无线网络中来减小安全攻击。不过 Ad Hoc 网络的 分布式特性相对于集中式的网络具有一定的抗毁性。 [page] 三、Ad Hoc 网络的应用需求 Ad Hoc 网络的应用范围很广，总体上来说，它可以用于以下场合： ａ）没有有线通信设施的地方，如没有建立硬件通信设施或有线通信设施遭受破坏。 ｂ）需要分布式特性的网络通信环境。 ｃ）现有有线通信设施不足，需要临时快速建立一个通信网络的环境。 ｄ） 作为生存性较强的后备网络。 Ad Hoc 网络技术的研究最初是为了满足军事应用的需要，军队通信系统需要具有抗毁性、 自组性和机动性。在战争中，通信系统很容易受到敌方的攻击，因此，需要通信系统能够 抵御一定程度的攻击。若采用集中式的通信系统，一旦通信中心受到破坏，将导致整个系 统的瘫痪。分布式的系统可以保证部分通信节点或链路断开时，其余部分还能继续工作。 在战争中，战场很难保证有可靠的有线通信设施，因此，通过通信节点自己组合，组成一 个通信系统是非常有必要的。此外，机动性是部队战斗力的重要部分，这要求通信系统能 够根据战事需求快速组建和拆除。 Ad Hoc 网络满足了军事通信系统的这些需求。Ad Hoc 网络采用分布式技术，没有中心 控制节点的管理。当网络中某些节点或链路发生故障，其他节点还可以通过相关技术继续 通信。Ad Hoc 网络由移动节点自己自由组合，不依赖于有线设备，因此，具有较强的自 组性，很适合战场的恶劣通信环境。Ad Hoc 网络建立简单、具有很高的机动性。目前， 一些发达国家为作战人员配备了尖端的个人通信系统，在恶劣的战场环境中，很难通过有 线通信机制或移动 IP 机制来完成通信任务，但可以通过 Ad Hoc 网络来实现。因此，研 究 Ad Hoc 网络对军队通信系统的发展具有重要的应用价值和长远意义。 近年来，Ad Hoc 网络的研究在民