ad hoc网络关键技术及应用

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1、.AdHoc网络关键技术及应用http://www.cww.net.cn  2007年6月4日09:20   泰尔网      广东通信技术 汪科夫   摘要   Adhoc网络是一种新型无线移动网络。详细分析了Adhoc网络的关键技术，描述了它的应用范围，并在此基础上指出了它的发展前景。   1、介绍   20世纪70年代，美国国防部高级研究计划局(DARPA)启动了“战场环境中的无线分组数据网”项目，研究在战场环境下利用分组无线网进行数据通信。1983年和1994年，DARPA又分别于启动了抗干扰自适应网络项目SURAN(SurvivableAdaptiv

2、eNetwork)和全球移动信息系统GloMo(GlobleMobileInformationSystems)项目，对能够满足军事应用需要的移动通信系统进行更深入的研究。后来，IEEE802.11[1]标准委员会采用了“Adhoc网络”一词来描述这种特殊的自组织无中心多跳无线网络结构，Adhoc网络由此诞生。   2、Adhoc网络关键技术   Adhoc网络是一种动态变化的无线自组织网络，它的体系结构、服务质量QoS保障和应用等问题比较复杂并难以实现。传统固定网络和蜂窝移动通信网中使用的各种协议和技术无法被直接使用，因此需要为Adhoc网络设计专门的协议和技

3、术。目前Adhoc网络研究所面临的主要挑战包括：MAC协议[2][3]、路由协议[4][5][6]、QoS[7]、安全问题[8]、功率控制和网络互联等。   2.1MAC协议   页.MAC协议是Adhoc网络协议的重要组成部分，是分组在无线信道上发送和接收的主要控制者。普通网络的共享广播信道、点对点无线信道和蜂窝移动通信系统中由基站控制的无线信道都是一跳共享信道，Adhoc网络的无线信道与它们不同，它是多跳共享的多点信道。因为当一个节点发送分组时，只有在它覆盖服务内的节点才能收到。这种信道共享广播信道导致Adhoc网络存在隐终端、暴露终端和入侵终端等问题。 

4、  如图1所示，当节点A向节点B发送分组时，节点C显然不能发送信息。但由于节点C不在节点A的覆盖范围内，它不能侦听到A在发送分组，此时若C向B发送分组，则发生碰撞。因此C是隐藏终端。这种因不是所有节点都能接收到其他节点的发送而引起的碰撞就是隐藏终端问题。如图2所示，当节点B向节点A发送分组时，节点C侦听到节点B在发送分组，所以推迟发送分组。这种推迟是毫无必要的，因为C向D发送分组和B向A发送分组并不冲突，此时C是B的暴露终端。这种因发送节点在其覆盖范围内某节点的传输而进行不必要的发送延迟就是暴露终端问题。Adhoc网络的MAC协议需要解决隐藏终端和暴露终端问题

5、，其中影响比较大的有MACA协议，即采用RTS/CTS/ACK信道握手机制，控制信道和数据信道分裂的双信道方案和基于定向天线的MAC协议，以及一些改进类的MAC协议。   图1隐藏终端问题   图2暴露终端问题   2.2路由协议   Adhoc网络中的节点可能不停移动，网络拓扑不断变化。传统的距离矢量和链路状态路由协议并不适用Adhoc网络。为了在这种动态环境下实现可靠的通信，动态分布式路由协议成为Adhoc网络研究的一个关键问题。按照路由表的维护特点，目前Ad页.Hoc网络的路由协议大体可以分为以下两种：表驱动路由协议和按需路由协议。比较典型的表驱动路由协

6、议有目的序号距离矢量协议DSDV、无线路由协议WRP、群首网关交换路由协议CGSR等，比较典型的按需路由协议包括动态源路由协议DSR、按需驱动距离矢量路由协议AODV、临时路由需求协议TORA等。表驱动路由协议的优点是随时可以知道达到目的节点的路由，而且路由信息经过处理进行了优化，缺点是需要定期更新路由表信息，造成节点主机能量和网络带宽的浪费。按需路由协议中网络节点不必频繁交换信息，但当有发送需求时，才开始寻找路由，必然增大了时延。   2.3服务质量   Adhoc网络出现初期主要用于传输少量的数据信息。随着应用的不断扩展，需要在Adhoc网络中传输多媒体信

7、息。多媒体信息对带宽、时延、时延抖动等都提出了很高的要求。这就需要提供一定的服务质量保证。IETF提出的综合服务模型和区分服务模型为传统的互联网提供服务，但这些模型没有考虑无线移动的网络环境，而且目前无线网络中的服务质量保障机制都是基于有基础设施支持的单跳蜂窝模型，无法直接用于Adhoc网络。无线信道的有限带宽和恶劣的传输特性，并且网络容易受到攻击和干扰，这些都要求为Adhoc网络设计新的服务质量保障机制。为Adhoc网络提供服务质量的关键是QoS路由。目前Adhoc网络的QoS路由策略有：使用MAC层的TDMA资源管理；使用普通的QoS测量；使用CDMA进行

8、不同传输的冲突避免。   2.4安全问