AD Hoc網絡互聯技術的研究及實現

（武警江蘇省總隊，江蘇南京 210019）

AD Hoc是一種省去硬件設施組建起來的對等式網絡結構，這種網絡只需要無線網卡就能實現移動主機之間的溝通，真正做到無線互聯。AD Hoc網絡的主要工作原理是計算機設備通過建立點與點支架的相互連接，作用等同于虛擬AP，其他計算機就可以進行網絡共享，大幅度提升工作的效率。通過AD Hoc網絡的互聯共享，提升了網絡運行的速度與質量，推動了移動互聯網技術不斷向前發展。

1 AD Hoc網絡互聯技術概述

1.1 AD Hoc特點

AD Hoc是一種無線網絡，具有多跳性，是沒有中心的一種特殊網絡，網絡中沒有固定不變的基礎設備，因此網絡中各個節點具有相同的水平，每個節點都是移動的，具有常規移動終端要求的性能，還具有轉發報文的功能。

AD Hoc網絡具有以下的特點：

（1）多跳路由。

節點與自身范圍之外的節點進行聯系時，AD Hoc不需要專門的路由器發送信號，只需要普通的節點就可以。

（2）自組織。

不需要外部設備，節點利用分層協議調整自身動態，實現快速便捷的組網工作。

（3）無中心。

AD Hoc網絡結點之間是平等的對等式網絡，結點的加入和退出不會對整個網絡造成損壞和影響。

（4）動態拓撲。

AD Hoc具有移動自由性，使得動態拓撲結構處于不斷變化中[1]。

1.2 AD Hoc應用領域

AD Hoc網絡的功能具有一定特殊性，因此應用的領域與普通的網絡存在一定區別，適合于沒有網絡實施的地方以及需要迅速自動組建網絡的地方。

（1）個人通信。

手機、電腦、藍牙技術等電子設備可以通過AD Hoc實現通信功能以及多跳通信。

（2）傳感器網絡。

分散的傳感器能夠實現AD Hoc組建網絡，實現傳感器與控制中心的正常通信。

（3）緊急應用。

發生意外情況后，固定的通信設備技術受到破壞，通信工作終止，AD Hoc網絡由于獨立性強，可以正常發揮作用，因此在一些災難多發的場所可以使用AD Hoc網絡技術[2]。

2 AD Hoc網絡互聯技術的研究

2.1 AD Hoc體系結構

AD Hoc體系結構包含了網絡結構和節點結構，AD Hoc節點的主要作用是充當路由器，實現一般的移動端和報文發送的功能，節點將路由器、主機、電臺的功能集聚于一體。路由器部分承擔拓撲結構和路由工作，實現報文轉發；主機部分相當于移動終端，完成收集處理數據等工作；電臺部分主要負責在進行信息傳輸時為其提供無線信道的功能，結點結構的物理結構又可以分為單主機單臺和多主機電臺。AD Hoc網絡結構可以分成兩種，一種是平面結構，一種是分級結構。平面結構指在網絡中，節點的地位處于同一水平，平面的結構相對簡易，網絡中的節點處于對等的地位，因此在節點之間沒有形成瓶頸，運行良好，但平面結構的擴充性能較差。分級結構以簇為單位，由簇頭組成，更高一級的網絡就由簇頭構成。分級結構又包含單頻和多頻兩種分級結構，單頻結構就是指在通信的過程中，結點使用的頻率相同，多頻結構相反，需要采用不一樣的頻率。分級網絡中的簇頭要選擇適當的算法，依據網絡拓撲的狀態進行相應的調整，正因為具有很強的隨機應變能力，分級結構不易受到外部環境的影響，具有良好的抗破壞性。針對兩種分級的優缺點，可以得出，如果在規模較小、網絡環境簡單時，可以使用平面結構，反之，使用分級結構[3]。

2.2 AD Hoc網絡存在的問題

AD Hoc存在的問題較為復雜，技術尚不成熟，如安全性能差。在AD Hoc網絡中主要采用無線信道和有限電源等手段，沒有固定的網絡邊界，更容易受到外部因素的影響，普通的安全防控措施并不適用于AD Hoc網絡；AD Hoc管理難度較大，AD Hoc節點的移動過于頻繁，網絡管理人員應定期收集整理數據，網絡的工作強度加大，且在無線環境下，信號的質量得不到有效保證；動態拓撲具有一定缺陷。AD Hoc網絡中拓撲處于高度動態，一些安全保障手段無法發揮作用，給惡意的入侵提供了機會；采用分布式協作方法，缺少中心結構參與管理統一協作，增加了外來入侵的風險，采用破壞算法進行系統破壞；無線通信的寬帶較小，自身節點在發送時會出現延遲現象[4]。

3 AD Hoc網絡互聯技術的實現

現階段，隨著技術的不斷發展和進步，AD Hoc技術已經實現了質的飛躍，技術不斷升級。

（1）信道接入技術。

AD Hoc網絡與一般網絡具有較大差別，信道接入技術主要解決了網絡終端出現的問題，如一些隱藏或暴露的終端問題，主要包括MAC協議以及升級的MAC協議，當終端在接入介質傳送數據包時，MAC協議決定采取何種方式進行信息資源的共享，避免造成沖突，規范網絡中接入的業務源，以一定順序和有效方法對結點訪問媒體進行合理分配，有效解決網絡中出現的問題[5]。

（2）路由協議。

AD Hoc網絡中的多跳路由必須設計成具有專用性、高效性的無線跳路由協議，因為在AD Hoc網絡中多跳路實現工作必須由普通結點共同配合完成，路由設備還沒有達到專業化的水平[6]。目前，DSDV、WRP、ZRP等是路由協議的主要研究成果。

（3）QoS保證。

為了使AD Hoc網絡在傳輸多媒體信息時的效率得到提高，減少時延和抖動的現象，QoS保證是必不可少的技術。QoS保證技術指利用各種基礎技術為網絡通信帶來高質量的服務工作，是網絡運行過程中的一種安全保證機制，有效減少了延緩和擁堵的現象，是十分重要的技術[7]。

（4）自適應技術。

自適應技術是指通信系統在進行工作時，具有適應外在條件變化的功能。AD Hoc網絡要求各層協議都應依據外在的環境以及條件進行相應的變化調整，對于MAC、頻帶操作功率的設置，要求不能過于嚴格，應具有一定靈活性，使網絡連接以及LPD指標得到優化和改善。自適應技術具備了自動調整流量以及在動態的環境下布置協議、更換協議等功能[8]。自適應技術應加強路由機制，強大的路由機制有助于避免外部環境的影響，減少對網絡拓撲的破壞，在充分利用網絡資源的前提下，減少資源耗費。自適應技術可以實現距離較遠的主干網絡之間的正常通信，還可以備份通信設施，提升網絡運行的安全性。

（5）網絡管理。

AD Hoc網絡管理包含的內容較廣泛，主要通過建立具體的機制實現定位工作和地址配置問題，包括移動性管理、服務管理和地址管理。對于服務管理的研究必不可少，服務管理指外在的設施或程序為其他的設備、程序帶來的幫助，但在平常的工作運行中，多數用戶并不了解如何得到需要的服務。服務的管理包含發現、描述、調度等。

（6）節能控制。

節能控制的手段主要是通過控制功率對移動節點進行調整，平衡傳輸范圍以及干擾之間的矛盾。可以在網絡層、MAC層、越層等方面進行節能控制。還可以利用自動休眠機制，處于不工作狀態時，便進入智能休眠狀態，利用功率較小的硬件設施達到節能的效果，減少能量的消耗。

（7）網絡體系結構。

在沒有引入AD Hoc網絡時，網絡的作用主要是為數據業務提供幫助，對于體系結構的設計還沒有過多涉及。AD Hoc網絡系統對原有的協議棧進行了合理改進，使AD Hoc網絡系統能夠更好地支撐QoS保證，并提供多種業務支撐，提升網絡運行的效率與功能。

4 結語

AD Hoc網絡是現階段比較先進的移動網絡技術，兼具了系統的獨立性以及為固定的設施網絡提供補充作用的功能。AD Hoc網絡的獨立性體現在不需要基礎設施網，在一定的條件下可以獨立組建網絡，具有靈活、高效的特點，發展中具有廣闊的前景。但是在發展的過程中，AD Hoc網絡本身還具有一定局限性，如在AD Hoc網絡性能方面，還存在漏洞，對網絡的安全性、節能性、QoS保證、網絡管理等產生了一定威脅，本文對此進行研究，并對相關的技術進行了闡述，為相關的工作人員提供幫助。