淺論MANET網(wǎng)絡(luò)

朱輝燕

【摘要】移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)（MANET）具有很強(qiáng)的獨(dú)立性、靈活性，它既可以作為一種獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)存在，也可以作為對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的有效補(bǔ)充。由于MANET網(wǎng)絡(luò)的這些優(yōu)點(diǎn)，使其成為當(dāng)前移動(dòng)通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】MANET網(wǎng)絡(luò);定義;特點(diǎn)

MANET為Mobile Ad hoc network的簡(jiǎn)稱，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)是一種自組織網(wǎng)絡(luò)，分為固定節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)兩種。MANET特指節(jié)點(diǎn)具有移動(dòng)性的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)。MANET是由無(wú)線移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成、多跳、臨時(shí)、自組織的新型網(wǎng)絡(luò)。相對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)，MANET的體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了深刻變化，它在很多方面具有自身的特點(diǎn)，展現(xiàn)了自身的優(yōu)勢(shì)。本章對(duì)MANET的相關(guān)理論、應(yīng)用現(xiàn)狀等進(jìn)行了研究與闡述。

與傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不同，MANET不需要依賴固定通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施而能夠迅速使用。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)能夠動(dòng)態(tài)地、隨意地、頻繁地進(jìn)入和離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，而且不會(huì)破壞網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點(diǎn)的通信，它們既作為終端處理數(shù)據(jù)，又作為路由器轉(zhuǎn)發(fā)其它節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠進(jìn)行無(wú)線通信。

1.1.2 ?MANET網(wǎng)絡(luò)的定義

MANET網(wǎng)絡(luò)的典型例子是蜂窩網(wǎng)和無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）。基于基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不利點(diǎn)在于需要預(yù)先建立通信骨干網(wǎng)絡(luò)，這在戰(zhàn)場(chǎng)、水災(zāi)、火災(zāi)、地震等現(xiàn)場(chǎng)、或者在邊遠(yuǎn)地區(qū)的搜索和救援行動(dòng)等情況下是有困難的，因此就需要能夠快速部署通信設(shè)施來(lái)滿足人們的通信需求。無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)又稱為MANET無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，有基于基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)（infrastrueture-based network）和無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)（inastruetureless ?network）兩大類[3]，如圖1.2和圖1.3所示。

圖1 ?基于基礎(chǔ)設(shè)施無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

圖2 ?無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

MANET是一組帶有無(wú)線收發(fā)裝置的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成的多跳臨時(shí)性自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[4]。MANET的多跳網(wǎng)絡(luò)中，所有節(jié)點(diǎn)都具有路由器的功能，負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)和維護(hù)到其他節(jié)點(diǎn)的路由，并向鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)射或轉(zhuǎn)發(fā)分組;同時(shí)，節(jié)點(diǎn)可以自由地移動(dòng)，自主地進(jìn)入和退出網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)具有多變的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。MANET網(wǎng)絡(luò)既可以作為獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，又可以接入到有線骨干網(wǎng)絡(luò)如Internet。MANET是一種基于TCP/IP技術(shù)的分層網(wǎng)絡(luò)，圖3所示。

圖3 ?MANET的體系結(jié)構(gòu)

MANET通過(guò)有限范圍內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間的相互協(xié)作和自我組織來(lái)保持網(wǎng)絡(luò)連接和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，因此它可以不依賴于任何固定的基礎(chǔ)設(shè)施和管理中心。節(jié)點(diǎn)通過(guò)分層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和分布式算法相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的自組織。因此它也被稱為多跳無(wú)線網(wǎng)、自組織網(wǎng)絡(luò)或移動(dòng)自組網(wǎng)。

3 MANET網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

MANET是一種移動(dòng)、多跳、自治、分布式的自組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，與傳統(tǒng)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)相比具有以下特點(diǎn)：

（l）獨(dú)立組網(wǎng)：MANET有獨(dú)立組網(wǎng)的特性，即網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)無(wú)需依賴于任何預(yù)先架設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)后就可以快速、自動(dòng)地組成一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。

（2）無(wú)中心：所有節(jié)點(diǎn)地位平等，組成一個(gè)對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)，并且節(jié)點(diǎn)可以隨意加入或離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，任意節(jié)點(diǎn)的故障不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。比起有中心節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)MANET具有很強(qiáng)的抗毀性。

（3）多跳路由：節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率的限制了節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍，當(dāng)要與其覆蓋范圍以外的節(jié)點(diǎn)通信時(shí)，需要經(jīng)過(guò)多跳路由。MANET中的多跳路由是由普通節(jié)點(diǎn)共同協(xié)作完成，而不需要用專用的路由設(shè)備。同時(shí)，使用多跳路由節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率可以很低，有利于延長(zhǎng)電池工作時(shí)間。

（4）動(dòng)態(tài)拓?fù)洌篗ANET中節(jié)點(diǎn)自由地任意移動(dòng)，這必然導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)變化。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇赡芸焖俚兀豢深A(yù)測(cè)地變化，并且可能由雙向鏈和單向鏈組成。移動(dòng)限制了網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性，需要開(kāi)發(fā)更為合適的路由協(xié)議。

（5）安全有限：MANET的非集中式控制特性，節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性，節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)無(wú)線信道連接，沒(méi)有命名服務(wù)、目錄服務(wù)等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，也沒(méi)有明確的網(wǎng)絡(luò)邊界，因此MANET更容易被偷聽(tīng)、哄騙、拒絕服務(wù)等網(wǎng)絡(luò)攻擊，安全性較差。

這些特點(diǎn)使得MANET在體系結(jié)構(gòu)、組織網(wǎng)絡(luò)、協(xié)議設(shè)計(jì)等方面都與傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)有著明顯的區(qū)別。

.4 ?MANET網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

與傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)相比，MANET具有許多特有的優(yōu)勢(shì)。它最初用于軍事通信，隨著技術(shù)與需求的不斷發(fā)展，它在民用通信中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。它的主要應(yīng)用有軍事應(yīng)用、緊迫的突發(fā)場(chǎng)合、傳感器網(wǎng)絡(luò)、偏僻的郊外、臨時(shí)場(chǎng)合、分布式系統(tǒng)等等。它在軍事應(yīng)用方面的研究歷時(shí)己久，而傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用雖然不是最新技術(shù)，卻是如今熱門的技術(shù)話題。在現(xiàn)代信息社會(huì)，MANET網(wǎng)絡(luò)所起的作用日漸重要，其他方面的應(yīng)用有待進(jìn)一步發(fā)掘。

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展與普及，人與人之間的溝通變得更加方便與快捷，同時(shí)也激發(fā)了人們對(duì)通信的更高要求，MANET（Mobile Ad Hoc Network）的研究與應(yīng)用越發(fā)被人們所重視。另外，在民用領(lǐng)域，MANET可以用于災(zāi)難救助。洪水、地震等自然災(zāi)害對(duì)有線通信設(shè)施很容易遭受破壞而無(wú)法正常通信，而MANET可以快速地建立應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，保證救援工作的順利進(jìn)行。研究MANET的發(fā)展具有重要的應(yīng)用價(jià)值和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。