无线自组网(无线自组织网络)是一种不同于传统无线通信网络的技术。传统的无线蜂窝通信网络,需要固定的网络设备(如基地站)的支持,进行数据的转发和用户服务控制。而无线自组织网络不需要固定设备支持,各节点(即用户终端)自行组网,通信时,由其他用户节点进行数据的转发。这种网络形式突破了传统无线蜂窝网络的地理局限性,能够更加快速、便捷、高效地部署,适合于一些紧急场合的通信需要,如战场的单兵通信系统。但无线自组织网络也存在网络带宽受限、对实时性业务支持较差、安全性不高的弊端。自组织网络的路由方式有指定路由、动态路由或者两者的结合。
(1)无线自组网的特点
无线自组网有以下几个特点:
1)无中心网络。网络中所有的节点都是平等的,严格来说没有中心节点这种说法,网络中的任何节点都可以是中心,也都可以不是中心。换句话说,节点在网络中的功能可以根据网络的需求来改变,任何节点可以是终端也可以是路由器。
2)网络拓扑是动态的。网络中节点的随机移动,节点的开机、关机,环境的变化,信道之间的干扰,地形影响或者其他不可预知的情况都会导致网络的拓扑状态发生变化。
3)自组织性。网络具有自发现、自动配置、自愈性。无线自组织网络具有快速发现其他节点的能力,并且按照某种分布式的协议、算法或自组织原则,协调彼此的行为。任何节点的故障都不会影响整个网络的运行,具有很强的抗摧毁性和健壮性。
4)节点能源和处理能力受限。在无线自组织网络中,节点都被要求小巧、轻便、便于携带。节点的能源一般都选择电池。出于体积和成本方面的考虑,处理器的CPU速度一般较慢、内存较低、处理能力较弱。
5)多跳通信。由于网络中的节点大多受到的能源限制,所以单个节点的通信距离有限,和目的节点间的通信往往要经过其他中间节点转发,这种通信方式就叫做多跳。需要注意的是,转发功能是由网络中的普通节点完成的,而不是由传统意义上的网络中心完成的。
6)传输带宽有限。由于无线通信本身的物理特性和节点处理器能力较弱,再加上为了维持网络本身的拓扑结构和应对各种可能出现的意外情况,节点已经浪费了很多带宽资源,所以能够利用的有效带宽十分有限。(www.xing528.com)
7)安全性较差。由于网络中采用无线信道、有限电源、分布式控制等技术,网络更加容易受到被动窃听、主动入侵、拒绝服务、剥夺“睡眠”等网络攻击。信道加密、抗干扰、用户认证和其他安全措施都需要特别考虑。
(2)无线自组网研究的重点
无线自组网是无线传感器网络研究的一项核心内容,目前其研究的重点主要集中在以下几个方面。
1)MAC协议的研究。一个无线自组织网络中,所有节点使用同一无线信道,由于各节点发送的随机性,为了减少碰撞,必须由MAC层协议来建立共享信道的访问机制。
2)路由协议的研究。由于无线自组织网络的拓扑是动态变化的,能源是受限的,一个好的路由协议可以保证网络通信的可靠性和稳定性,提高网络的传输效率。节省网络的能源开销,平均各个节点的能源消耗,提高网络的使用寿命。
3)网络安全。因为无线自组织网络的安全性较差,攻击者可以很容易地对网络进行侵犯和攻击,在目前的情况下还没有很好的方案来抵御这些手段,所以网络安全性的研究将一直是无线自组织网络的研究热点。
4)网络融合。因为无线自组织网络具有动态拓扑、多跳等功能,所以目前大多应用于一些特殊场合,如军事、野外勘测等,这就限制了自组织网络的应用和推广。目前,最好的方法就是把无线自组织网络和传统的网络结合起来,如Internet、GPRS等,作为传统网络的扩展和延伸。
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