移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種移動、多跳、自律式系統(tǒng)，以下是學(xué)習(xí)啦小編今天為大家精心準(zhǔn)備的計算機(jī)修改論文：移動Ad。內(nèi)容僅供參考，歡迎閱讀!

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　　摘要：本文簡要介紹移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的歷史、理論和技術(shù)上的一些熱點問題，以及它的一些應(yīng)用，從而給讀者一個概括性的了解，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)奠定一些基礎(chǔ)。為了便于讀者跟蹤國外先進(jìn)的研究成果，本文最后介紹了一些在這一領(lǐng)域比較活躍的研究機(jī)構(gòu)以及他們的主要工作。

　　關(guān)鍵詞：移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò) 自組網(wǎng) MAC協(xié)議 路由協(xié)議 藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用

　　一、移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的歷史

　　一般認(rèn)為，沒有基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代，在最初開發(fā)報文交換技術(shù)(后來發(fā)展成因特網(wǎng))不久，美國國防部高級研究規(guī)劃署(DARPA)資助了一項特別的研究一分組無線網(wǎng)絡(luò)(Packet Radio Network)，即讓報文交換技術(shù)在不受固定或有線的基礎(chǔ)設(shè)施限制的環(huán)境下運行。最初的動機(jī)之一就是滿足戰(zhàn)場生存的軍事需求。在戰(zhàn)場惡劣的環(huán)境下，通信設(shè)備不可能依賴已經(jīng)敷設(shè)的通信基礎(chǔ)設(shè)施，一方面這些設(shè)施可能根本不存在，另一方面，這些設(shè)施會隨時遭到破壞。因此，能快速裝備、自組織的移動基礎(chǔ)設(shè)施是這種網(wǎng)絡(luò)區(qū)別于其他商業(yè)蜂窩系統(tǒng)的基本要素。在結(jié)構(gòu)上，這種網(wǎng)絡(luò)是由一系列移動結(jié)點組成，是一種自組織的網(wǎng)絡(luò)，它不依賴于任何已有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點動態(tài)且任意分布，結(jié)點之間通過無線方式互連，它將分組交換網(wǎng)絡(luò)的概念引伸到廣播網(wǎng)絡(luò)的范疇。這項工作開辟了移動自組網(wǎng)(Mobile Ad Hoc Network，簡稱Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)或MANET)研發(fā)的先河。與此同時，美國政府還資助了其他一些相關(guān)研究項目，其中包括“可生存自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)(SURAN)”、“低成本報文無線電(LCR)”、“可生存通信網(wǎng)絡(luò)(SCN)”、“戰(zhàn)術(shù)因特網(wǎng)和近期無線電(NTDR)”項目等。不過，這些研究內(nèi)容在當(dāng)時并沒有公開，在20世紀(jì)70年代到90年代早期，我們很難從公開的出版物上獲得有價值的理論與技術(shù)成果。由于自組網(wǎng)可以廣泛地應(yīng)用于戰(zhàn)場通信指揮與控制、警察與醫(yī)療部門的搶險救災(zāi)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、課堂教育等眾多領(lǐng)域，其戰(zhàn)略意義非常重要。90年代中期，隨著一些技術(shù)的公開，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)開始成為移動通信領(lǐng)域一個公開的研究熱點。目前Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)尚未達(dá)到完全實用階段，大部分工作仍處在仿真和實驗階段，仿真規(guī)模在數(shù)百至數(shù)千結(jié)點，實驗規(guī)模在幾十個結(jié)點左右。

　　二、移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的特征與研究熱點

　　由于移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種移動、多跳、自律式系統(tǒng)，因此它具有以下一些主要特征：

　　動態(tài)拓?fù)洌杭淳W(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點可以任意移動，因此，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也可能會變化。

　　鏈路帶寬受限、容量時變：由于拓?fù)鋭討B(tài)變化導(dǎo)致每個節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的非自身作為目的地的業(yè)務(wù)量隨時間而變化，因此與有線網(wǎng)絡(luò)不同，它的鏈路容量表現(xiàn)出時變特征。

　　動力受限：由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的移動特征，其中大多數(shù)節(jié)點以電池作為動力，因而，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時節(jié)能就成為一個非常重要的指標(biāo)。

　　物理上安全有限：移動網(wǎng)絡(luò)比固定網(wǎng)絡(luò)(有線和無線)更易受到安全威脅。需要克服無線鏈路的安全弱點及移動拓?fù)渌鶐淼男碌陌踩[患。

　　90年代以來，移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的研究在世界范圍內(nèi)方興未艾，已經(jīng)從無線通信領(lǐng)域中的一個小分支逐漸擴(kuò)大到相對較獨立的領(lǐng)域。目前，無論在國際上，還是在區(qū)域上(歐洲和亞洲等地區(qū))，周期性的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)學(xué)術(shù)會議日益增多。總結(jié)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)成果主要在以下幾個方面：

　　(1)提出新的路由協(xié)議。Ad Hoc路由面臨的主要挑戰(zhàn)是：傳統(tǒng)的保存在結(jié)點中的分布式路由數(shù)據(jù)庫如何適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭討B(tài)變化。新協(xié)議一般以廣播或組播方式建立網(wǎng)絡(luò)路由，核心是減少廣播風(fēng)暴。目前，一般普遍得到認(rèn)可的代表性成果有DSDV、WRP、AODV、DSR、TORA和ZRP等。源頭性的創(chuàng)新性研究主要集中在2001年以前，后續(xù)的成果多為這些協(xié)議的改進(jìn)，目前，路由協(xié)議的研究仍然是Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)成果最集中的部分。不過，從實現(xiàn)的難度來看，這些協(xié)議離適用性還有一定的距離。

　　(2)提出基于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的媒體接入控制(MAC)協(xié)議。主要是解決隱藏終端和暴露終端問題，影響比較大的有MACA協(xié)議，即RTS/CTS/ACK方案，控制信道和數(shù)據(jù)信道分裂的雙信道方案和基于定向天線的MAC協(xié)議，以及一些改進(jìn)類的MAC協(xié)議。有一些研究則是側(cè)重于將IEEE 802.11的MAC協(xié)議移植到Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中?；诙ㄏ蛱炀€的MAC協(xié)議在理論上性能較為優(yōu)越，但在技術(shù)上實現(xiàn)的難度較大。

　　(3)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)與蜂窩網(wǎng)的互連互通。文[17]-[19]研究并提出了一種iCAR(internet Cellular and Ad hoc Realy)系統(tǒng)，提供蜂窩小區(qū)內(nèi)信號的補盲。該方案給出了在加入補盲點之后系統(tǒng)性能改善的性能評價。從結(jié)果看，該系統(tǒng)只是針對目前的2G系統(tǒng)，尚無法聯(lián)系到基于IP方式的分組網(wǎng)絡(luò)。最近，文[22]提出了一種在蜂窩網(wǎng)上覆蓋一個無線多跳網(wǎng)絡(luò)的方案，其中用一些無線路由器來代替蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的一些結(jié)點。該結(jié)構(gòu)與[17-19]所提一致，但通過優(yōu)化路由、信道規(guī)劃和功率控制等使系統(tǒng)在發(fā)射功率受限的情況下達(dá)到系統(tǒng)吞吐量最大化，其他方面沒有太多的貢獻(xiàn)。

　　(4)基于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的多播/組播協(xié)議、TCP協(xié)議、地址分配、功率(節(jié)能)控制、安全性問題、分布式算漢、QoS等方面有一些研究成果，但各部分的數(shù)量相對較少。其中，比較有意思的有，文[20]試圖把移動IP擴(kuò)展到Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，基本方案是要用特定的RIP協(xié)議(Routing Information Protocol)作為路由協(xié)議，但這種方案與Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的其他路由協(xié)議不相容。

　　(5)在實驗和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建上，最近比較值得注意的是，一些學(xué)者正在研究用藍(lán)牙節(jié)點組建Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)。就藍(lán)牙本身的技術(shù)來說，藍(lán)牙可以組成微微網(wǎng)(piconet)，微微網(wǎng)通過橋節(jié)點(bridge)互連，可以形成多跳的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，也稱為藍(lán)牙散射網(wǎng)(scatternet)。藍(lán)牙規(guī)范尚未對藍(lán)牙微微網(wǎng)之間的通信和基于藍(lán)牙的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的形成等內(nèi)容做出具體描述，這是一個開放的問題，目前已有一些文獻(xiàn)針對基于藍(lán)牙的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的形成提出了各種不同的協(xié)議或方案。

　　(6)國內(nèi)學(xué)者所發(fā)表的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的研究成果較少。從2001年起，開始有少量 成果發(fā)表，研究類的論文大約有數(shù)十篇，主要成果基本上集中在路由協(xié)議的一些改進(jìn)，少量成果涉及MAC協(xié)議的研究?？梢哉f國內(nèi)在該研究領(lǐng)域基本上是剛剛起步。

　　三、移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

　　移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)潛在的應(yīng)用很多，可分為以下幾類：

　　移動會議：在室外臨時環(huán)境中，工作團(tuán)體的所有成員可以通過Ad Hoc方式組成一個臨時網(wǎng)絡(luò)來協(xié)同完成一項大的任務(wù)，或協(xié)同完成某個計算任務(wù)。在室內(nèi)辦公環(huán)境中，辦公人員攜帶的包含Ad HoC收藏器的PDA可以通過無線方式自動從臺式機(jī)上下載電子郵件，更新工作日程表等。

　　家庭關(guān)網(wǎng)：通過移動聯(lián)網(wǎng)的方式把辦公室的協(xié)公環(huán)境延伸到家庭，必要時在家庭辦公?；蛘呃梦覀冸S身攜帶的個人無線Ad Hoc設(shè)備與裝備了Ad Hoc收發(fā)器的家庭電器通信，自動完成開鎖、開燈、打開娛樂設(shè)備、調(diào)節(jié)空調(diào)等操作。

　　緊急服務(wù)：由于停電或其他災(zāi)害出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施遭到破壞時，組建一個Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)幫助緊急救援人員完成必要的通信工作。

　　傳感器網(wǎng)絡(luò)：最近，人們開始關(guān)注大量分布的傳感器協(xié)調(diào)工作問題。傳感器可以工作在危險的環(huán)境(如化學(xué)有害物質(zhì)泄漏現(xiàn)場)，通過在傳感器上裝備位置指示器、Ad Hoc收發(fā)器等，將傳感器所在現(xiàn)場的信息傳送到危險現(xiàn)場以外，避免救援人員進(jìn)入現(xiàn)場，收集和辯別事故信息。

　　個人域網(wǎng)絡(luò)：通過Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)把個人通信、娛樂、辦公等設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，這些設(shè)備可以或不需要與因特網(wǎng)相連，但在執(zhí)行用戶的某項活動時肯定需要彼此通信，在這種情況下，移動性不是主要問題。

　　軍事無線通信：在現(xiàn)代化戰(zhàn)場上，各種軍事車輛之間、士兵之間、士兵與軍事車輛之間都需要保持密切的聯(lián)系，以完成集中一指揮，協(xié)調(diào)作戰(zhàn)。這樣的通信網(wǎng)絡(luò)是一種典型的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)。據(jù)報道，在最近的伊拉克戰(zhàn)爭中，移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)得到有效的應(yīng)用。

　　其他商業(yè)應(yīng)用：如未來裝備Ad Hoc收發(fā)設(shè)備的機(jī)場預(yù)約和登機(jī)系統(tǒng)可以自動地與乘客攜帶的個人無線Ad Hoc設(shè)備通信，完成目前的換登機(jī)牌等手續(xù)。如商場內(nèi)商品RF標(biāo)簽，廉價的RF標(biāo)簽可以通過無線接口由Ad Hoc設(shè)備動態(tài)刷新。顧客若攜帶手持無線設(shè)備可以很容易地找到某種商品和價格。這種設(shè)備已由NCR公司生產(chǎn)。

　　以下是一個移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)在軍事上的研究與應(yīng)用實例。美國DAPRA近期資助了一項研究——“自愈式雷場系統(tǒng)”。該項目時間跨度為2000年至2003年。系統(tǒng)計劃采用智能化的移動反坦克地雷陣來挫敗敵人對地雷防線的突破。這些地雷均配備有無線通信與自組織聯(lián)網(wǎng)單元，通過某種方式布撒之后(如通過飛機(jī)、地—地導(dǎo)彈或火箭彈進(jìn)行遠(yuǎn)程布撒)，這些地雷迅速構(gòu)成移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)。在遭到敵方坦克突破之后，這種地雷通過對拓樸結(jié)構(gòu)的判斷，以及自動彈跳功能迅速“自愈”，即通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)恢復(fù)連通。如此反復(fù)，直到系統(tǒng)無法重構(gòu)為止，最后自行引爆。“自愈式雷場系統(tǒng)”可以大大限制敵軍的機(jī)動能力，延緩敵軍進(jìn)攻或撤退的速度，在一段時間內(nèi)封鎖特定區(qū)域。該系統(tǒng)采用FHSS擴(kuò)頻方式，中心頻率為2.4GHz，帶寬為83 MHz。節(jié)點之間采用聲波沿距(～10米)定位。

　　四、研究移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)活躍的機(jī)構(gòu)

　　目前，國際上在移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)方面研究較為活躍的幾個研究機(jī)構(gòu)有：

　　加州大學(xué)洛杉磯分校Mario Gerla教授所領(lǐng)導(dǎo)的“無線自適應(yīng)移動性實驗室”(The WAM(Wireless Adaptive Mobility)Lab,http://www.cs.ucla.edu/NRL/wireless/)。研究方向包括Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議、多播協(xié)議、多跳網(wǎng)絡(luò)QoS、MAC協(xié)議、功率控制、藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)等。

　　康奈爾大學(xué)Zygmunt J.Hass教授所領(lǐng)導(dǎo)的“無線網(wǎng)絡(luò)實驗室”(Wireless Networks Laboratory,http://wnl.ece.cornell.edu/)。研究方向包括Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、MAC協(xié)議、路由協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)安全等。

　　伊利諾基大學(xué)Urbana-Champaign分校Nitin Vaidaya教授(http://www.crhc.uiuc.edu/-nhv/)所領(lǐng)導(dǎo)的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)研究小組(現(xiàn)在伊利諾大學(xué)Urbana-Champaign分校ECE系)。研究方向包括Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的定向MAC協(xié)議、定向路由協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)調(diào)度等。

　　馬里蘭大學(xué)Satish K.Tripathi教授所領(lǐng)導(dǎo)的“移動計算與多媒體實驗室”(The Mobile Computing and Multimedia Laboratory (MCML)，ht