带“智能”的移动自组织网络

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在说到主角之前,先交代一个背景。1968年,美国建立了ALOHA网络,该网络需要固定的基站,网络中的每个节点都必须和其他所有节点直接连接才能互相通信,是一种单跳网络;1973年,美国又发展建立了PR网络,出现了真正意义上的多跳网络,所谓“多跳”,就是网络中的各个节点不需要直接连接,而是能够通过中继的方式,在两个距离很远而无法直接通信的节点之间传送信息。PR网络一建成,就被广泛应用于军事领域。在这两个网络的基础上,国际标准化组织IEEE在开发802.11标准时提出将PR网络改名为Ad Hoc网络,也即今天的主角——移动自组织网络。

移动自组织网络是一种移动通信和计算机网络相结合的网络,是移动计算机网络的一种,用户终端可以在网内随意移动而保持通信。一方面,网络信息交换采用了计算机网络中的分组交换,而不是电路交换;另一方面,用户终端是可以移动的便携式终端,如笔记本、PDA等,用户可以随时处于移动或者静止状态。移动自组织网络中的每个用户终端都兼有路由器和主机两种功能。作为主机,终端可以运行各种面向用户的应用程序;作为路由器,终端需要运行相应的路由协议。这种分布式控制和无中心的网络结构,能够在部分通信网络遭到破坏后维持剩余的通信能力,具有很强的强壮性和抗毁性。

 

作为一种分布式网络,移动自组织网络没有固定的基础设施,能够在不利用或者不便利用现有网络基础设施的情况下,提供终端之间的相互通信。由于终端的发射功率和无线覆盖范围有限,因此距离较远的两个终端如果要进行通信,就必须借助于其他节点进行分组转发,这样节点之间构成了一种无线多跳网络。

网络中的移动终端具有路由和分组转发功能,可以通过无线连接构成任意的网络拓扑。移动自组织网络既可以作为单独的网络独立工作,也可以以末端子网的形式接入现有网络,如移动网、有线网、互联网以及RFID技术相衔接。衔接的过程将有效扩展这些网络的功能及有效覆盖范围,具有明显的应用价值,但也带来了新的课题,即需要研究移动自组织网络与这些宽带网络的无缝切换技术,特别是与移动网之间的衔接,从而实现移动终端之间的直接通信、多跳通信、系统兼容、无缝切换与漫游。

移动自组织网络的最大特点是可以自发现、自动配置、自组织和自愈。网络节点能够适应网络的动态变化,快速检测其他节点的存在和探测其他节点的能力集,网络节点通过分布式算法来协调彼此的行为,无须人工干预和任何其他预置的网络设施,可以在任何时刻任何地方快速展开并自动组网。

自组织网络一般用于无线传输带宽有限、移动终端有节能要求、安全性要求不高、存在单向的无线信道等环境。在当前移动通信能耗不断提高的情况下,自组织网络的很多理念有着广泛的应用前景。

目前,移动自组织网络在学术研究领域是一个热点,针对其MAC层协议、路由协议、安全机制、QoS机制的研究论文层出不穷,技术正在逐步完善之中,产业化进程也在有序推进中,当然还需要解决合理的商业模式以及如何构建一个由需求拉动的、运营商和制造商积极参与的良性产业链条等诸多问题。

 

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