认知Ad hoc网络与传统Ad hoc网络的研究

乔瑞娟 张雅男 刘廷廷 李珊珊

摘 要：本文介绍了传统的Ad hoc网络的基本网络结构以及涉及到的关键技术，分析了传统的Ad hoc网络发展趋势及面临的技术问题。在传统的Ad hoc网络中结合认知无线电技术，构建具有认知功能的无线自组网，并分析了发展趋势。

关键词：Ad hoc网络；无线自组网络；认知技术

1 引言

无线Ad hoc网络是一种自组织、自适应、不需要基础设施的网络。自20世纪90年代中后期以来，无线Ad hoc网络的标准化有了很大的发展，但是作为移动的无线网络Ad hoc网络有很大的缺点，比如信道干扰严重，信号不稳定，设计非常复杂，因此面临很多挑战。

2 Ad hoc网络的网络结构

Ad hoc网络一般可以分为两种结构：平面结构和分级结构。在平面结构中，所有结点地位平等又可以称为对等式结构。而在分级结构中，网络被划分为簇，每个簇由一个簇头或多个簇头组成，这些簇头形成了高一级的网络。同样在高一级网络中，又可以分簇，再次形成更高一级的网络，直至最高级网络。

平面结构的网络结构较简单，网络中所有结点是完全对等的，原则上不存在瓶颈，较健壮。但是它存在缺点即可扩充性较差，并且对路由的路径必须非常清楚，因此维护这些路由信息必然需要大量的控制消息。然而在分级结构的网络中没有必要维护这些复杂的路由信息。这就大大减少了网络中路由控制信息的数量，因此具有很好的扩充性。

3 Ad hoc网络中的关键技术

一般无线网络系统是干扰受限的系统，需要进行功率控制或速率控制。由于无线Adhoc网络中可能存在多跳，在一个多跳、承载数据业务的网络中进行功率控制很困难，因此需要一种自适应的功率控制与速率控制相结合的方法，可以在一定程度上使网络的工作状态处在最佳。

无线Ad hoc网络中一般不存控制中心，接入控制的工作通过分布式完成，经常存在隐蔽终端和暴露终端问题。有的许多媒体接入控制协议在传输高速数据时，设计了一些时间片迸行控制或保护，这些控制对传送高速数据来说可能造成一定的浪费。能否设计一种更为合理的，适用于无线Ad hoc网络的媒体接入协议将直接影响到整个无线Ad hoc网络的性能。

4 认知Ad hoc网络

Ad hoc网络使用无线技术作为底层通信手段，与有线信道相比，带宽窄，信道质量差，对协议的设计提出新的要求。因此认知Ad hoc网络技术成为重要的技术之一。

认知网络不是简单的停留在认知无线电层次，而是上升到整个网络的层次，即实现端到端的目标。端到端的目标立足于全网，要求数据流所经过的所有网络元素都采取相应的措施来保证数据流的可靠传输。认知网络的认知过程是它的最大的特征，其具有自调节和自适应能力，能对“感知—规划—决策—行动”整个动态自适应过程进行学习，并将学习到的知识用于指导未来的决策。如图1所示的认知反馈环很好地说明了认知网络是如何通过学习来指导网络的决策和行动的。

由于认知Ad hoc网络采用了认知无线电技术，使得认知Ad hoc网络与传统的Ad hoc网络存在着很多区别：①在频谱方面，认知Ad hoc网络中的授权用户的“出现”和“消失”不断变化，自然环境和认为的干扰，使得节点的可用频谱集随时间和空间不断变化，而传统的Ad hoc网络各个节点的可用频谱集相同且是固定不变的；②在设备方面，认知Ad hoc网络中认知节点具备认知功能，能够实时的进行频谱和授权用户的检测，而传统的网络则没有；③在网络拓扑方面，认知Ad hoc网络中的网络拓扑的动态变化主要是由节点的可用频谱集的变化和节点的移动性造成的，且节点间存在更复杂的合作和竞争关系，而传统的网络中网络拓扑的动态变化仅仅是由节点的移动性引起的。

5 结束语

由此可见，认知Ad hoc網络具有很多的优良特性，因此有非常广泛的应用前景。认知网络的研究目前正处于初级阶段，它的设计和实现远比常规的网络复杂的多。

[参考文献]

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