移动Ad Hoc网络技术的分析

刘巧平,王建望

（1.延安大学物电学院通信工程专业，陕西延安,716000;2、中铁一局集团第五工程有限公司，陕西宝鸡,721000）

移动Ad Hoc网络技术的分析

刘巧平1,王建望2

（1.延安大学物电学院通信工程专业，陕西延安,716000;2、中铁一局集团第五工程有限公司，陕西宝鸡,721000）

移动Ad Hoc网络，它是Mobile Ad Hoc Networks的简称，它不会受到空间与时间的制约，更加快捷和方便，不但能够在危险环境、远距离、战场、会议和救援等环境当中应用，而且还能够扩展末端网络，它的应用具有普遍性。为此，本文论述了移动Ad Hoc网络的基本概念和特点，接着分析了移动Ad Hoc网络设计面临的挑战，最后讨论了它的应用。

移动Ad Hoc网络；多跳；自组织

0 引言

移动Ad Hoc网络作为一种无限移动通信网络而言，具有本身的特殊性。它属于一个多跳的临时性自治系统，该系统是由无线收发装置的移动终端而组成的，在新一代的移动通信系统实施规划当中，它是最有可能被实施的末端网络。在Ad Hoc网络当中，节点的地位都是平等的，不需要核心的控制节点，它的抗毁性是也是非常强的。移动终端具备路由器和主机的双重功能。在这样的网络环境下，是能够独立运行的，也能够将蜂窝无线网络或者是Internet接入。在无线移动 Ad hoc 网络的影响下，人们能够在一切环境当中自由地通信，与此同时，也有利于临时性通信与灾难救助的顺利进行。近些年以来，计算机与通信领域的研究热点之一就是Ad hoc 网络。

1 Ad Hoc网络的特点

Ad Hoc网络属于无中心、临时性、多跳和自组织的网络。网络当中的所有终端具有相等的地位，并且是能够移动的。这跟有线网络进行比较，Ad Hoc 网络也具备自身的一些特性。

（1）多跳。当在它们的目的节点和移动节点不可以直接通信的时候，它们就转发通过中间节点对它们发送的分组。这样，目的节点与源节点就能够应用比两者直接通信小的功率实施通信，从而有效地减少了电池能量的损耗，中间的节点转发分组，不但能够降低成本与电磁干扰、功耗，而且还能够使得移动终端的便捷性与灵活性提高，与此同时，使得自组织网络的覆盖面扩大。

（2）无中心。Ad Hoc网络的结构是无中心的，任何节点具有平等的地位，属于一种对等式的网络，节点能够实时地离开与加入网络，能够实时地处于关机与开机状态。整个网络的运行都不会受到所有节点故障的影响。Ad Hoc网络所实施的方式是分布式的控制，这就让它不但具备有效的鲁棒性，而且具备抗毁性。

（3）独立组网。Ad Hoc网络具备独立组网的能力，换言之，不要求事前网络基础设施的架设就能够形成网络。在节点开机之后，各自的行为是通过分布式算法与分层协议来协调的，在任何的时间和任何的地点，都能够自动和迅速地组合成为一个独立性的网络。

（4）网络拓扑结构的动态变化性。在移动 Ad Hoc 网络当中，移动用户能够通过任何的方式与速度在网中进行移动，且能够实时地关闭电台，再者，无线发送设备地形因素、无线信道之间的干扰性、发送功率的改变、天线种类的多样性，就使得网络拓扑结构会出现改变，并且是较难预测改变的速度与方式的。而在网络拓扑当中，重点是在分别的改变，链路的与节点的数量上。

像是图1：节点F在节点B的通信范围外进行移动，到达了D的通信范围之内。尽管到了节点F不可以跟B进行直接的通信，可是能够通过节点C、E、D跟B进行通信。

图1 动态变化的拓扑结构

（5）链路容量受到带宽限制的影响。Ad hoc网络的底层通信方式是实施的无线传输技术，这跟有线信道进行比较，会受到带宽的制约，无线信道会降低链路容量，且因为面临信号干扰、噪声干扰、多径衰落等要素，所以无线链路容量变得更加有限，从而造成了移动节点的实际带宽远远地小于理论值。

（6）移动终端面临不足。移动 Ad Hoc 网络当中的移动用户终端的内存比较小，所带的电源是有限的，CPU的处理能力比较差等，这增大了网络设计的困难。

（7）安全性比较差。移动 Ad hoc 网络这一种分布式的结构是无线形式的，因此会受到拒绝服务、被窃听、主动入侵等的肆意攻击。这就要求安全机制的健全。

（8）节点的功能是双重性的。Ad Hoc 网络当中缺少基站装置，以节点之间的协同工作转发报文的，所有的节点都为为它的几点实施分组转发，为此，移动节点充当着主机运行面向用户的应用程序与运行有关路由协议的路由器，节点的功能是双重性的。

（9）生存周期短。通常来讲，Ad hoc 网络是为了实现临时性的要求而创建的，在完成任务之后，就会撤除它。

2 Ad hoc网络的设计面临的挑战

在看到Ad Hoc网络优良特性的同时还应注意到设计和应用该网络时面临的诸多困难。具体有以下几点：

（1）提供的电源数非常有限。都是应用电池为多数节点进行供电的，因此应当确保网络管理的负荷制约是最小值。应当尽可能地减少处理与收发的节点数目。

（2）网络动态性改变的拓扑信息要求适合Ad Hoc网络的安全路由协议来维护。

（3）Ad Hoc网络需要提供QoS保障。人们渴望Ad Hoc网络能够对一些综合性的业务进行传送，且希望提供QoS保障不相同的业务。在Ad Hoc网络当中，QoS支持的提供会存在新的挑战与新的问题。

（4)安全性比较差是Ad Hoc网络的一个特点，它容易受到恶意网络的攻击。为此，应当探究应用于Ad Hoc网络的安全技术与安全体系结构。

(5)在Ad Hoc网络当中，无线信道节点的随意移动、干扰、衰落等要素会导致报文的丢失与碰撞，这会使得TCP的性能下降。为此，在 Ad Hoc网络当中，应当修改传输层服务，以更加顺利地传输数据。

（6）具有比较广的网络管理范围，这主要有Ad Hoc网络当中的服务管理、地质管理和移动性管理等。应当具备一定的解决机制，以有效地解决地质子配置和节点定位的问题。

由于Ad Hoc网络属于新兴的网络，所以面临的挑战可能会越来越多，它需要我们一一去解决，才能让它更好的服务于人们。

3 Ad hoc网络的应用领域

因为Ad Hoc网络具有本身的特殊性，它能够在临时性自动快速组网的地方，以及不方便创建或者是没有网络装置的地方应用。它的应用场所可以分为下面的几种：

（1）与移动通信系统的结合：这种网络能够独立性地运行，也能够将蜂窝无线移动通信或者是Internet网络接入，通过移动台的多跳转发以使蜂窝移动通信系统的覆盖面扩大，对相邻小区的业务加以均衡，从而使得小区边缘的数据速率提高。

（2）商业应用：Ad hoc网络还可以用于临时的通信需求，如商务会议中需要参会人员之间互相通信交流，可以通过Ad hoc网络来快速完成通信任务，结束后再迅速拆除。借助Ad Hoc网络还能够建立家庭无线网络、无线数据传输系统和移动医疗监控系统，以及在自动高速公路协调车辆等。

（3）个人通信：不但能够在PDA、手机、笔记本电脑等个人通信设施间进行通信，还能够在实现个人局域网间的多跳通信。

（4）偏远野外：当处于偏远野外地区时，由于成本、地理环境恶劣等原因往往缺少有线通信设施，难以依靠预设的或者是固定的网络装置实施通信。Ad Hoc网络的特点是自组织与单独组网，这是偏远野外进行通信的最理想选择。它的主要有边远执行任务、野外矿山作业，以及野外勘测等等。

（5）临时与紧急场所：在出现地震、强热带风暴、水灾、火灾，以及其它的灾难之后，固定的通信网络装置不能够有效运行或者是全面被毁坏，针对救灾抢险而言，这就要求Ad Hoc网络，由于它能够迅速自动地组织网络，并且不依赖于固定的网络装置，因此， Ad hoc网络技术非常得有利于救灾与抢险等。

（6）传感器网络：针对不少的应用场所而言，传感器网络仅仅可以应用于无线通信技术。且顾及到节能与体积等要素的影响，传感器具有非常小的发射功率。散步在每一个地方的传感器组成Ad Hoc网络技术，从而形成一个新型的网络，能够在控制中心与传感器间进行通信。因此，Ad Hoc网络技术的一个应用领域就是传感器网络，并且它的应用前景是很广阔的。

（7）军事：Ad hoc网络对基础装置没有要求，能够迅速地组网，具有鲁棒性强与抗毁性的特点，它是数字化战场实施通信的一项关键技术。

4 结语

总之，移动Ad Hoc网络具有快捷和方便的优势，不但能够在远距离、战场、会议和救援等危险环境当中应用，还能够扩展末端网络，因此得它的应用是普遍性的。可是，它还面临着一些不足之处，需要我们加以克服。在不断增多的新的应用领域的影响下，新的挑战的问题也越来越多。随着日益增多的专家的进一步探究，日益健全的移动Ad Hoc网络技术一定能够在无线通信领域当中起着重大的作用。

[1] Perking C.Ad hoc Networking[M].New York,USA: Addison-Wesley,2001:5-20.

[2] 宋建刚.Ad Hoc网络路由技术的研究：[硕士学位论文].武汉理工大学，2006:6.

[3] 孙弋.短距离无线通信及组网技术.西安：西安电子科技大学出版社，2008:229.

Analysis of mobile Ad Hoc Networks technology

Liu Qiaoping1,Wang Jianwang2
(1.Institute of Physics and Electronics Communication Engineering;Yanan University,Shanxi,716000, China; 2.The Fifth Engineering CO.,LTD.Of China Railway First Group,Baoji,Shanxi,721000,China)

It would not be space and time constraints,more efficient and convenient,not only in hazardous environments,remote battlefield,conferences and rescue environment in which applications,but also to extend the end of the network,its application is universal.Therefore,this article discusses the basic concepts and features of Mobile Ad Hoc Networks,and then analyzes the challenges faced by mobile Ad Hoc network design, it is best to discuss its applications.

Mobile Ad Hoc networks (MANETS)；Self-Organized Multi-hop

TN393

A

刘巧平（1981-），女，汉，陕西武功，延安大学信息学院讲师，主要研究方向：无线通信技术术（Ad Hoc网络，OFDM(正交频分复用)技术等)。

王建望（1981-），男，汉，陕西武功，中铁一局集团第五工程有限公司工程师，主要研究方向：公路桥梁及爆破技术。

氧化锌纳米线低温水热法制备及特性研究（陕西教育厅11JK0846）,基于超声波技术的高精度原油流量测量系统研发（陕西教育厅12JK0495）,延安大学自然科学专项基金项目(YD2011-11）共同支助