Ad-Hoc网络技术在物联网技术应用中的实践探究

我们经常提及的移动通信网络一般都是有中心的，要基于预设的网络设施才能运行。如蜂窝移动通信系统要有基站的支持，无线局域网一般工作在有AP接入点和有线骨干网的环境中。但是，对于有些特殊场合来说，有中心的移动网络并不能胜任。如战场上部队快速推进，地震或水灾后的营救等。这些场合的通信不能依赖于任何预设的网络设施，而需要一种能够临时快速自动组网的移动网络。Ad-Hoc网络可以满足这样的要求。

（一）Ad-Hoc网络简介

Ad-Hoc源于拉丁语，意思是“特设的、特定目的的、临时的”。

Ad-Hoc（Wireless Ad Hoc Network，无线随意网络），又称无线临时网络，是一种分散式的无线网络系统。它被称为Ad-Hoc，是因为这种网络系统是临时形成的，由节点与节点间的动态联结组成。它不需要依赖一个既存的网络架构，如有线系统的路由器，或无线系统的无线网络基地台。相反，它每一个节点，都有能力转送网络封包给其他节点（这称为路由）。

Ad-Hoc结构是一种省去了无线中介设备AP而搭建起来的对等网络结构，只要安装了无线网卡，不同计算机之间即可实现无线互联。其原理是网络中的一台计算机主机建立点到点连接，相当于虚拟AP，而其他计算机就可以直接通过这个点对点连接进行网络互联与共享。

（二）Ad-Hoc网络的特点

Ad-Hoc网络作为一种新的组网方式，具有以下特点。

1.具有网络独立性

Ad-Hoc网络相对常规通信网络而言，最大的区别就是可以在任何时间、任何地点不需要硬件基础网络设施的支持，快速构建起一个移动通信网络。它的建立不依赖于现有的网络通信设施，具有一定的独立性，适合灾难救助、偏远地区通信等应用。

2.动态变化的网络拓扑结构

在Ad-Hoc网络中，移动主机可以在网中随意移动。主机的移动会导致主机之间的链路增加或消失，主机之间的关系不断发生变化。在自组网中，主机可能同时还是路由器，移动会使网络拓扑结构不断发生变化，而且这种变化的方式和速度都是不可预测的。对于常规网络而言，网络拓扑结构则相对较为稳定。

3.有限的无线通信带宽

在Ad-Hoc网络中没有有线基础设施的支持，主机之间的通信均通过无线传输来完成。由于无线信道本身的物理特性，它提供的网络带宽相比有线信道要低得多。除此以外，考虑到竞争共享无线信道产生的碰撞、信号衰减、噪音干扰等多种因素，移动终端可得到的实际带宽远远小于理论中的最大带宽值。

4.有限的主机能源

在Ad-Hoc网络中，主机均是一些移动设备，如PDA、便携计算机或掌上电脑等。由于主机可能处在不停地移动状态中，主机工作所需的能源主要由电池提供，因此Ad-Hoc网络具有能源有限的特点。

5.网络的分布式特性

在Ad-Hoc网络中没有中心控制节点，主机通过分布式协议互联。一旦网络中的某个或某些节点发生故障，其余节点仍然能够正常工作。

6.生存周期短(www.xing528.com)

Ad-Hoc网络主要用于临时的通信需求，相对于有线网络，它的生存时间一般比较短。

7.有限的物理安全

移动网络通常比固定网络更容易受到物理安全攻击，易于遭受窃听、欺骗和拒绝服务等攻击。现有的链路安全技术有些已应用于无线网络中来减少安全攻击。不过Ad-Hoc网络的分布式特性相对于集中式的网络具有一定的抗毁性。

（三）Ad-Hoc网络的应用领域

由于Ad-Hoc网络的特殊性，它的应用领域与普通的通信网络有着显著的区别。Ad-Hoc网络适合应用于无法或不便预先铺设网络设施的场合、需快速自动组网的场合等。针对Ad-Hoc网络的研究是因军事应用而发起的。军事应用仍是Ad-Hoc网络的主要应用领域，但是民用方面，Ad-Hoc网络也有非常广泛的应用前景。

Ad-Hoc的应用场合主要有以下几类。

1.军事应用

军事应用是Ad-Hoc网络技术的主要应用领域。因其特有的无须架设网络设施、可快速展开、抗毁性强等特点，Ad-Hoc成为数字战场通信的首选技术。

2.传感器网络

传感器网络是Ad-Hoc网络技术的另一大应用领域。对于很多应用场合来说，传感器网络只能使用无线通信技术，而考虑到体积和节能等因素，传感器的发射功率不可能很大。使用Ad-Hoc网络实现多跳通信是非常实用的解决这一问题的方法。分散在各处的传感器组成Ad-Hoc网络，可以实现传感器之间与控制中心之间的通信。这在爆炸残留物检测等领域具有非常广阔的应用前景。

3.紧急应用

在发生地震、洪灾、强热带风暴或遭受其他灾难打击后，固定的通信网络设施（如有线通信网络、蜂窝移动通信网络的基站等网络设施、卫星通信地球站以及微波接力站等）可能被全部摧毁或无法正常工作，对于抢险救灾来说，这时就需要Ad-Hoc网络这种不依赖任何固定网络设施又能快速布设的自组织网络技术。另外，处于边远或偏僻野外地区时，同样无法依赖固定或预设的网络设施进行通信。Ad-Hoc网络技术的独立组网能力和自组织特点，是这些场合通信的最佳选择。

4.个人通信

个人局域网（Personal Area Network，PAN）是Ad-Hoc网络技术的另一应用领域。它不仅可用于实现PDA、手机、手提电脑等个人电子通信设备之间的通信，还可用于个人局域网之间的多跳通信。

5.与移动通信系统相结合

Ad-Hoc网络还可以与蜂窝移动通信系统相结合，利用移动台的多跳转发能力扩大蜂窝移动通信系统的覆盖范围，均衡相邻小区的业务，提高小区边缘的数据速率等。在实际应用中，Ad-Hoc网络除了可以单独组网实现局部的通信外，还可以作为末端子网通过接入点接入其他的固定或移动通信网络，与Ad-Hoc网络以外的主机进行通信。Ad-Hoc网络也可以作为各种通信网络的无线接入手段之一。