Ad hoc網(wǎng)絡(luò)（二）

2019-11-03 10:19:30

字體：大中小

供稿：網(wǎng)友

　　4　Ad hoc網(wǎng)絡(luò)面臨的特殊問題

　　4.1特殊的信道共享方式

　　通信網(wǎng)絡(luò)中的信道共享方式一般有三種：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和多點(diǎn)共享。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)是最簡(jiǎn)單的共享方式，兩個(gè)結(jié)點(diǎn)可以共享一個(gè)信道（有線或無線）。點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)共享一般用于有中心站控制的無線信道，例如蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的無線信道。在這種方式中，終端（如移動(dòng)電話）在中心站（如基站）的控制下共享一個(gè)或多個(gè)無線信道，所有終端均處在中心站的覆蓋范圍內(nèi)。多點(diǎn)共享指多個(gè)終端共享一個(gè)廣播信道，以太網(wǎng)就是最典型的多點(diǎn)共享方式。在多點(diǎn)共享方式中，一個(gè)終端發(fā)送報(bào)文，所有的終端都可以聽到，即相當(dāng)于一個(gè)全互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，我們稱這種共享方式下的信道為一跳共享廣播信道。

　　Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的信道共享方式與它們不同。雖然Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的無線信道也是一個(gè)共享的廣播信道，但它不是一跳共享的。因?yàn)楫?dāng)一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文時(shí)，只有在它覆蓋范圍內(nèi)的結(jié)點(diǎn)（稱為鄰居）才能夠收到，而覆蓋范圍外的結(jié)點(diǎn)則感知不到任何通信的存在。這恰恰也是Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)所在，發(fā)送結(jié)點(diǎn)覆蓋范圍外的結(jié)點(diǎn)不受發(fā)送結(jié)點(diǎn)的影響，它們也可以同時(shí)發(fā)送報(bào)文。我們稱Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的共享信道為多跳共享廣播信道。

　　多跳共享廣播信道帶來的直接影響就是報(bào)文沖突與結(jié)點(diǎn)所處的位置相關(guān)。在一跳共享的廣播信道中，報(bào)文沖突是個(gè)全局事件。所有結(jié)點(diǎn)要么都收到正確的報(bào)文，要么都會(huì)感知到報(bào)文沖突。而在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，報(bào)文沖突只是局部事件，并非所有結(jié)點(diǎn)都可以感知到。一個(gè)結(jié)點(diǎn)正確收到了一個(gè)報(bào)文，該報(bào)文可能會(huì)在另一個(gè)結(jié)點(diǎn)處發(fā)生沖突。也可能報(bào)文在接收結(jié)點(diǎn)處發(fā)生了沖突，而發(fā)送結(jié)點(diǎn)絲毫覺察不到。也就是說發(fā)送結(jié)點(diǎn)和接收結(jié)點(diǎn)感知到的信道狀況不一定相同，由此將會(huì)帶來隱終端、暴露終端等一系列的特殊問題。

　　由于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)特定的信道共享方式，基于點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)共享信道和一跳共享廣播信道接入?yún)f(xié)議無法被Ad hoc網(wǎng)絡(luò)直接使用，需要為它設(shè)計(jì)專用的信道接入?yún)f(xié)議。信道接入?yún)f(xié)議是報(bào)文在信道上發(fā)送和接收的直接控制者，它的行為對(duì)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的性能起著決定性的作用。因此，信道接入?yún)f(xié)議一直是Ad hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究重點(diǎn)之一。

　　4.2　動(dòng)態(tài)拓?fù)?br>
　　Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)不僅可以自由移動(dòng)，還可以隨時(shí)開機(jī)和關(guān)機(jī)。這將造成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)變化。考慮到Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的多跳特性，結(jié)點(diǎn)要有報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)功能，這要求結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的路由協(xié)議。傳統(tǒng)的基于因特網(wǎng)的路由協(xié)議是為相對(duì)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠O(shè)計(jì)的，它們無法滿足快速變化拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的需要。因此，路由協(xié)議也成了Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的研究特點(diǎn)。

　　現(xiàn)有的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議可以分為先應(yīng)式（PRoactive）、反應(yīng)式（Reactive）和混合式三種。先應(yīng)式路由協(xié)議又被稱為表驅(qū)動(dòng)（Table-driven）路由協(xié)議，它通過連續(xù)地檢測(cè)鏈路質(zhì)量，時(shí)刻維護(hù)準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜吐酚尚畔ⅰＦ鋬?yōu)點(diǎn)是發(fā)送報(bào)文時(shí)可以立即得到正確的路由，缺點(diǎn)是開銷太大。反應(yīng)式路由協(xié)議，又稱為隨選　路由（On-Demand Routing），并不時(shí)刻維護(hù)準(zhǔn)確的路由信息，僅當(dāng)需要時(shí)才查找路由。其優(yōu)點(diǎn)是降低了路由維護(hù)的開銷，缺點(diǎn)是查找路由會(huì)引入較大的時(shí)延。結(jié)點(diǎn)先應(yīng)式和反應(yīng)式特點(diǎn)的路由協(xié)議稱為混合式路由協(xié)議。它在局部范圍內(nèi)使用先應(yīng)式路由協(xié)議，以縮小路由控制消息傳播的范圍。當(dāng)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)，通過查找發(fā)現(xiàn)路由。這樣既可以減少路由協(xié)議的開銷，時(shí)延特性也得到了改善。

　　鑒于路由協(xié)議的重要性，IETF的MANET工作組目前專注于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究。雖然已經(jīng)取得了一定的成果，但仍有很多問題沒有解決。

　　4.3其他問題

　　安全問題：Ad hoc網(wǎng)絡(luò)面臨的安全性威脅來自無線信道和網(wǎng)絡(luò)。無線信道容易被竊聽和干擾。此外，無中心和自組織的網(wǎng)絡(luò)組織形式不僅容易遭受冒充、欺騙等形式的攻擊，還對(duì)網(wǎng)絡(luò)的安全體系結(jié)構(gòu)提出了新的要求。需要研究適用于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的安全體系結(jié)構(gòu)和用戶認(rèn)證、加密等安全技術(shù)。目前，針對(duì)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)安全的問題已開展了一些研究，但還沒有較完善的解決方案。

　　電源問題：作為移動(dòng)終端的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)一般采用電池供電，這與普通的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用電源線供電有著顯著的差異。為了延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間，在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議時(shí)，要盡量節(jié)約電池的電能。這可以通過功率控制和在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候關(guān)閉發(fā)射機(jī)來實(shí)現(xiàn)。

　　協(xié)議設(shè)計(jì)：Ad hoc網(wǎng)絡(luò)使用無線通信技術(shù)。與有線信道相比，帶寬窄，信道質(zhì)量差。這對(duì)協(xié)議的設(shè)計(jì)提出了新的要求。為了節(jié)約有限的帶寬，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)的原則要盡量減少結(jié)點(diǎn)間交互的信息量。此外，由于無線信道的衰落、結(jié)點(diǎn)移動(dòng)等因素會(huì)造成報(bào)文沖突和丟失，這將嚴(yán)重影響TCP的性能。因此，在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中要對(duì)TCP的傳輸層服務(wù)進(jìn)行改進(jìn)，以滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?br>
　　網(wǎng)絡(luò)管理：Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的自組織網(wǎng)方式也給網(wǎng)絡(luò)管理提出了新的要求。不僅要對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和用戶進(jìn)行管理，還要有相應(yīng)的機(jī)制解決移動(dòng)性管理、服務(wù)管理、結(jié)點(diǎn)定位、地址配置等特殊問題。

　　5　結(jié)束語(yǔ)

　　由于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的特殊性，它將面臨許多特有的問題。這些問題涵蓋了網(wǎng)絡(luò)組織、協(xié)議設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)地維護(hù)的方方面面，需要進(jìn)行專門的研究才能解決。針對(duì)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開展了大量的研究，目前的研究方向主要集中在信道接入?yún)f(xié)議和路由協(xié)議等方面。現(xiàn)有的研究成果都有它特定的使用環(huán)境，對(duì)很多問題而言，尋找一個(gè)通用的解決方法是非常困難的。這也是Ad hoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議至今難以標(biāo)準(zhǔn)化的原因。目前，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全、廣播和多播的支持、服務(wù)質(zhì)量保證、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)等問題都開展了一些初步的研究，但還未有完善的解決方案。這為Ad hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的深入研究留下了非常廣闊的空間。

　　摘自《中國(guó)數(shù)據(jù)通信》2002.9

上一篇：Ad hoc網(wǎng)絡(luò)（上）

下一篇：ASON網(wǎng)管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析