挑战：无线节点移动性、故障自愈及自配置路由管理

自组织网络还有其他很多应用领域。这些应用可以通过解决特定于无线自组织网络中的挑战来实现，对其中的一些挑战简单介绍如下。

2.1.2.1 无线媒介

在自组织网络中，至少有一些通信链路是通过无线媒介建立的。无线媒介和其他媒介的主要区别如下：

1）无线媒介更容易出错。例如，在无线媒介中误码率（Bit Error Rate，BER）比光纤中的10⁷倍还高。

2）错误比有线媒介中更猛烈（Burstier）。

3）无线媒介的载荷能力有限。在有线媒介中，可以通过铺设新的线路增加传输能力，但是在无线媒介中，频谱有限并且不能扩展。

2.1.2.2 干扰、隐藏终端和裸露终端

在广播媒介中的无约束的传输可能导致两个或更多的接收包在时间上的重叠，称为碰撞或干扰。这也可能在有线媒介中发生，但是碰撞能被检测到。然而，在无线媒介中，隐藏终端现象会阻碍碰撞的检测，即一个终端的传输可能被另一个不能被检测到的终端干扰。一个可能干扰但是不能被检测到的终端称为隐藏终端（Hidden Terminal）。例如，源a和源b传输的数据在目的地互相干扰，如图2-2所示。但是，没有一个源节点可以感知到对方在传输数据，因为它们互相隐藏，即它们在对方能感知的范围之外。

图2-2 隐藏终端

另一种影响到自组织协议（尤其对于媒介访问控制）的现象称为裸露终端（Exposed Terminal）。为了避免和源b传输数据给目的地d产生碰撞，源a可能不会传输数据给目的地c，尽管在这种情况下，在各自的目的地两个发送方传输的数据都不会产生干扰。这里，源a就是一个裸露终端，如图2-3所示。

隐藏终端和裸露终端为无线自组织网络带来了挑战，处理这些问题的方案将在第4章中加以讨论。

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图2-3 裸露终端

2.1.2.3 移动性、节点故障、自形成、自配置、拓扑维护、路由和自愈

由于节点的移动性，由无线媒介带来的挑战更加严重，这些节点可同时作为终端和路由器。如果移动节点只是终端，在蜂窝网络中的定位管理技术可以满足。然而，在自组织网络中，任何节点既可以是一个终端，又可以是一个路由器。因此，当节点改变位置或失效时，它们形成的网络拓扑结构就会改变。大部分自组织网络是自形成、自配置和自愈的，这意味着它们可以自主形成一个网络，并且适应网络中的改变。这些自形成和自愈方案的效率与节点拓扑数据的可用性、详细程度和准确性密切相关，这些构成了网络感知（Network Awareness）的层次。网络感知由各个节点的拓扑维护提供，这些节点不是空闲的。

在拓扑维护代价和自形成、自愈算法效率中存在一个权衡。由于拓扑数据的解析和准确性的提高，可以开发更多有效的自形成和自愈算法。但是，这也表明在拓扑维护代价上的增加，即为了拓扑维护而传输数据包的数量增加，数据包数量也取决于拓扑改变的频率。拓扑维护的过程可以根据以下标准分类：

1）为了监测目的而产生的流量：主动或被动；

2）监测频率：按需（事件驱动）或者连续的（时间驱动）；

3）信息的复制：集中或分散。

我们将在第5章中更详细地研究关于拓扑维护的问题。

2.1.2.4 节点定位和时钟同步

在一个没有固定基础设施的网络中，节点定位和时钟同步变得更具有挑战性。这两个问题对于很多应用中的安全和网络协议非常重要。因此，我们将在第7章中分节对它们进行讨论。

2.1.2.5 端到端可靠性和拥塞控制

因为拓扑改变问题在自组织网络中是十分突出的，并且无线媒介容易出错，所以端到端面向连接的传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）不太适合自组织网络。TCP是基于传输中数据包的丢失大部分归因于拥塞的假设。