移动自组织通信网络技术概况及未来前景.pdf

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1、移动自组织通信网络技术概况及未来前景石晶林摘要本文对移动自组织网络技术的概念、特征和应用进行了介绍，重点分析了目前无线移动自组织网络的关键技术研究热点，与现有通信网的融合及其技术的实现等，同时对自组织网络的前景进行了简单预测。关键词：自组织网络，路由方法，安全，前景1引言移动自组织网络(MobileAdHocNetwork:MANET)出现之初指的是一种小型无线局域网。这种小型局域网的节点之间不需要经过基站或其它管理控制设备就可以直接实现点对点的通信。而且当两个通信节点之间由于功率或其它原因导致无法实现链路直接连接

2、时，网内其它节点可以帮助中继信号，以实现网络内各节点的相互通信。由于无线节点是在随时移动着的，因此这种网络的拓扑结构也是动态变化的。它们之间的通信模式也就无法直接照搬目前有基础设施的通信网的通信模式，至少在寻址模式上是如此。具体说来，无基础设施需求的MANET有着下面一些主要特征：¢分布式自组管理与控制；¢物理通信链路是带宽受约束的无线链路；¢物理拓扑动态变化；¢功耗是重要的约束条件（由于无线移动）；¢物理安全性有限（无线信道的开放性造成）。2001年以前，AdHoc还只是一个在很少一部分实验室里讨论的概念。但3年

3、后的现在，自组织网络AdHoc已成了从事无线通信技术研究开发的人不得不去了解的技术—因为MANET已被认为是未来移动通信技术的核心组成部分之一，甚至于有不少人认为自组织网络的思想将会把所有我们能想到的网络组合在一起，从而实现世界通信网络的大统一。为什么就在短短的两三年内AdHoc会流行起来呢，下面两点是主要原因：¢技术进步使其具有了可实现性:0各种各样的终端实现交互连接与通信是一种无法逆转的潮流；0无线通信技术的发展及其与微电子技术的结合使得无线通信设备性价比大大提高，并使其成了一种日用消费品；0人们想实现的无处不

4、在、无时不在的通信梦想驱动着对它的研究；¢市场需求是其发展的巨大动力:0民用市场中的移动计算需求、网格、可穿戴计算、灾难救助等需要自组织网络技术；0军事战争的需要，自组织网络技术一经提出就在军事领域得到重大应用。作为移动通信的一种基本组网模式，移动AdHoc网络与传统的蜂窝技术的根本区别在于移动节点之间的通信是在没有固定基础设施(例如基站或路由器)支持的条件下进行的。系统支持动态配置和动态流控，所有网络协议也都是分布式的。由于这类网络的组织和控制并不依赖于某些重要的节点，所以它们允许节点发生故障、离开网络或加入网络

5、。也就是说每一个移动节点可以根据自己的需要在整个网络内随意移动，而无须考虑如何维护与其他实体的通信连接。因此具备动态搜索、定位和恢复连接能力是这类网络得以实现的基本要求。也正是由于这些原因，自组织网络的设计实现十分困难。现在用于固网的很多通信机制都无法用于AdHoc网络中。本文就目前自组织网络技术方方面面的研究挑战进行介绍，对自组织网络的未来前景与应用进行了简单分析。2移动自组织网络的研究挑战移动自组织网络的研究主要集中在组网理论、路由算法、接入控制、安全管理等方面。下面我们简单的进行说明。2.1自组织网络理论自组

6、织网络的运行不能依赖于任何预设的固定网络设施。结点可以随意移动，可以在没有或不便利用现有的网络基础设施的情况下提供一种通信支撑环境。自组织网络可以分成两种结构：平面结构和分级结构。平面结构中，所有结点的地位平等，所以又称为对等式结构。而分级结构中，网络被划分为簇。每个簇由一个簇头和多个成员节点组成。簇头结点负责簇间业务的转发。根据不同的硬件配置，分级结构又可以分为单频分级和多频分级两种。单频率分级网络只有一个通信频率，所有结点使用同一个频率通信。为了实现簇头之间的通信，需要有网关结点（同时属于两个或多个簇的结点）的

7、支持。簇头和网关形成了高一级的网络，称为虚拟骨干。而在多频率分级网络中，不同级采用不同的通信频率。低级结点的通信范围较小，而高级结点要覆盖较大的范围。高级的结点同时处于多个级中，有多个频率，用不同的频率实现不同级的通信。两级网络中，簇头结点有两个频率。频率1用于簇头与簇成员的通信。而频率2用于簇头之间的通信。在平面结构中，每一个结点都需要知道到达其它所有结点的路由。由于结点的移动性，维护这些动态变化的路由信息需要大量的控制消息。网络规模越大，路由维护和网络管理的开销就越大，网络的可扩充性较差。分级结构克服了平面结构

8、可扩充性差的缺点，网络规模不受限制。分级结构中，簇头的功能相对较强，而普通节点的功能比较简单，基本上不需要维护路由。这大大减少了网络中路由控制信息的数量。此外，分级结构易于实现节点的移动性管理和保障通信业务的服务质量。因此，当网络规模较大并需要提供一定的服务质量保障时宜采用分级网络结构。那么对于新的移动AdHoc通信网络，我们需要做些什么呢？1.从移动通信网