AdHoc无线网络
AdHoc无线网络的历史
AdHoc无线网络的结构
AdHoc无线网络的拓扑结构可分为两种:对等式平面结构和分级结构。在对等式平面结构中,所有网络节点地位平等。
而在分级结构的AdHoc无线网络拓扑结构中,整个网络是以簇为子网组成,每个簇由一个簇头和多个簇成员组成,簇头形成高一级网络,高一级网络又可分簇形成更高一级网络。每一个簇中的簇头和簇成员是动态变化、自动组网。分级结构根据硬件的不同配置,又可以分为单频分级结构和多频分级结构。单频分级结构使用单一频率通信,所有节点使用同一频率;而在多频分级结构中,若存在两级网络,则低级网络通信范围小,高级网络通信范围大,簇成员用一个频率通信,簇头节点用一个频率与簇成员通信,用另一个频率来维持与簇头之间的通信。
对等式平面结构和分级结构使用时各存在优缺点:对等式平面结构网络结构简单,各节点地位平等,源节点与目的节点通信时存在多条路径,不存在网络瓶颈,而且网络相对比较安全,但最大的缺点是网络规模受到限制,当网络规模扩大时路由维护的开销指数增长而消耗掉有限的带宽;分级结构网络规模不受限制,可扩充性好,而且由于分簇,路由开销相对小一些,虽然分级结构中需要复杂的簇头选择算法,但由于分级网络结构具有较高的系统吞吐量,节点定位简单,目前AdHoc无线网络正逐渐呈现分级化的趋势,许多网络路由算法都是基于分级结构网络模式提出的。
AdHoc无线网络的特点
Ad Hoc无线网络作为一种新的组网方式,具有以下特点。
1、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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
AdHoc无线网络的应用
与蜂窝网络相比, 无线Ad hoc网络具有不可比拟的优点。首先,不需要固定的基础设施(如基站) ,无线Ad hoc网络可以被随时随地建立,可以在没有其它通信设施,或者由于保密、 费用、 安全性等原因使一些设施不能被使用的情况下使用。 其次,Ad hoc网络不受固定拓扑结构的限制,具有很强的容错性和鲁棒性。
无线Ad hoc网络具有广阔的应用前景。 军事行动和地震、 水灾或偏远地区的救援行动都是Ad hoc网络的传统应用领域。它也可以作为无线接入网, 提供迅速的组网能力。在本地范围内,笔记本和掌上型电脑可以采用Ad hoc的方式在会议中发布和共享信息。采用蓝牙技术的个人局域网作为短距离的 Ad hoc网络极具发展前途。 传感器网络可以用于战地情报搜集、 环境污染监测、 地震和海啸的早期预报、 生产车间监控等许多领域。