Ad Hoc网络技术是由ALOHA项目发展而来。1972年,美国国防部的国防高级研究计划局(DARPA)启动了PRNET项目计划,研究在战场环境下,采用分组无线网进行数据通信。DARPA当时所提出的网络是一种军事用途的无线分组网络,其可以支持三十个通信节点,可提供的最大数据传输速率为400kbps,在恶劣的战场环境下,不能预先架设固定的通信基础设施,或这些设施已遭到破坏,使得依赖于基础设施的无线通信设备,在战场环境中不可用。因此,能自由移动、无须固定的基础设施、自组织、能快速组网的分组无线网,在军事上得到了认同。在PRNET项目研究基础上,DARPA又分别于1983年和1994年进行了“高残存性自适应网络”(SURAN,Survivable Adaptive Network)和“全球移动信息系统”(GloMo:Global Mobile Information systems)两个项目的研究,用以改进PRNET项目中的各种关键技术,使其能支持大型网络,以更加适应快速变化的战场环境。这些技术后来发展成为Ad Hoc网络技术。
1.Ad hoc网络的特点
(1)网络自主性:无线Ad Hoc网络是一种不依赖于现有基础设施,具有自组织、自配置、自管理功能的网络,它可以随时、随地在网络中各个节点之间相互组织下,快速、灵活地组建一个移动网络通信。
(2)动态变化的网络拓扑:Ad Hoc网络中,节点可以任意移动,且由于无线信道间的互相干扰、地形和气候等多种因素的影响,使得网络中的节点通过无线方式形成的网络拓扑随时可能发生变化。
(3)网络中节点对等性:在Ad Hoc网络中,采用无中心的网络结构,网络中节点既是移动终端,又具有路由器的功能,节点可以在任意时间加入或者退出网络,使得Ad Hoc网络具有更强的抗摧毁性。
(4)多跳路由:在Ad Hoc网络中,由于无线节点发射功率的限制,节点覆盖范围是有限的,当节点要与其信号范围之外的节点进行通信时,需要通过中间节点进行转发,即要通过多跳路由实现通信。
2.Ad Hoc网络存在的问题
Ad Hoc网络存在很多优势,但是到目前为止,它仍然存在着很多需要解决的问题:
(1)网络的覆盖范围。
理论上讲,由于Ad Hoc网络是一个多跳的、自组织的网络,其覆盖范围可以不受限制,网络的规模可以任意扩展。而实际情况是,由于网络无中心、拓扑变化快,站点之间的相互关系不稳定,为了保证通信,网络中的站点在进行数据通信之前和数据通信过程中,站点间需要传送路由信息,用于维护路由表。站点快速移动时,需要更高频率地发送路由信息,其结果是增加了控制开销,减少了网络用于传送数据的有效带宽。同时,还会带来数据传输时延的增大。随着网络规模的增大,路由算法的收敛时间也会增长。因此,在目前的技术下,Ad Hoc的网络规模不能太大。
(2)带宽有限。
相比于有线网络,无线网络的带宽较小,而Ad Hoc网络需要使用一定的带宽发送控制信息,如路由信息,因此用于数据传输的有效带宽会更小,这会限制Ad Hoc的应用领域。(www.xing528.com)
(3)与外部系统的连接。
由于Ad Hoc网络更适合于拓扑变化快的移动场景,它的分布式控制机制与传统的无线网络和有线网络的机制,存在着非常大的差异,使得Ad Hoc网络很难与其他类型的网络连接。比如路由算法:Ad Hoc网络无法保证有一个固定站点与外部网络连接,这就使得外部网络无法知道通过哪一个地址,能将数据送入Ad Hoc网络。这就好像是:在有线网络中,一个相连的路由器的地址是在不断地变化的,用现有的有线网络的路由算法,是无法进行路由选择的。
(4)应用领域。
目前,人们在军事领域看到了Ad Hoc的前景,但是在民用领域,由于Ad Hoc技术的不足,人们还没有发展较多的应用领域,应用领域过小,这将影响Ad Hoc技术的发展。
(5)能源受限。
移动站点的能源供给依赖于电池,而目前的电池技术,对Ad Hoc站点来说电力供应非常有限,比如偏远地区由于架设基站困难,适于采用Ad Hoc技术,但电池的问题却使得站点无法长时间使用。虽然可以采用一些节能控制技术,但仍然无法满足Ad Hoc网络的需求。
(6)安全问题。
作为一种特殊的无线移动网络,Ad Hoc网络由于采用无线信道,有限的能量以及分布式控制等技术,使得它更加容易受到被动窃听、欺骗、拒绝服务等网络攻击。并且许多传统的安全机制和安全策略,由于计算复杂度大等原因,在Ad Hoc网络中不再适用,使得Ad Hoc网络的安全性较差。
随堂练习
Ad Hoc网络有哪些特点?
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