自组网技术在物联网组成原理中的应用

移动自组织（ad-hoc）网络是一种多跳的临时性自治系统，它的原型是美国早在1968年建立的Aloha网络和1973提出的分组无线（Packet Radio，PR）网。Aloha网络需要固定的基站，网络中的每一个节点都必须和其他所有节点直接连接才能互相通信，是一种单跳网络。直到PR网络，才出现了真正意义上的多跳网络，网络中的各个节点不需要直接连接，而是能够通过中继的方式，在两个距离很远而无法直接通信的节点之间传送信息。PR网络被广泛应用于军事领域。IEEE在开发802.11标准时，提出将PR网络改名为ad-hoc网络，即今天常说的移动自组织网络。

自组织网络是一种没有预定基础设施支撑的自组织、可重构的多跳无线网络。在该网络中，网络的拓扑、信道的环境、业务的模式是随节点的移动而动态改变的。该网络可以快速地为民用和军事应用建立通信平台。自组织网络从产生至今一直得到了广泛的重视。目前自组织网络已经与2.5G和3G移动通信进行了有效的结合，而大规模宽带无线自适应、自组织网络将会成为宽带无线通信或未来移动通信的重要形式。

对于移动自组织网络，一方面，网络信息交换采用了计算机网络中的分组交换机制，而不是电话交换网中的电路交换机制；另一方面，用户终端是可以移动的便携式终端，如笔记本、PDA等，用户可以随时处于移动或者静止状态。无线自组织网络中的每个用户终端都兼有路由器和主机两种功能：作为主机，终端可以运行各种面向用户的应用程序；作为路由器，终端需要运行相应的路由协议。这种分布式控制和无中心的网络结构能够在部分通信网络遭到破坏后维持剩余的通信能力，具有很强的鲁棒性和抗毁性。

作为一种分布式网络，移动自组织网络是一种自治、多跳网络，整个网络没有固定的基础设施，能够在不能利用或者不便利用现有网络基础设施（如基站、AP）的情况下，提供终端之间的相互通信。由于终端的发射功率和无线覆盖范围有限，因此距离较远的两个终端如果要进行通信就必须借助其他节点进行分组转发，这样节点之间构成了一种无线多跳网络。

网络中的移动终端具有路由和分组转发功能，可以通过无线连接构成任意的网络拓扑。移动自组织网络既可以作为单独的网络独立工作，也可以以末端子网的形式接入现有网络，如互联网和蜂窝网。

与其他传统通信网络相比，自组织网络具有以下显著特点：

1.无中心和自组织性

自组织网络中没有绝对的控制中心，所有节点的地位平等，网络中的节点通过分布式算法来协调彼此的行为，无须人工干预和任何其他预置的网络设施，可以在任何时刻、任何地方快速展开并自动组网。由于网络的分布式特征、节点的冗余性和不存在单点故障点，使得网络的健壮性和抗毁性很好。

2.动态变化的网络拓扑(www.xing528.com)

自组织网络中，移动终端能够以任意速度和任意方式在网中移动，并可以随时关闭电台。加上无线发送装置的天线类型多种多样、发送功率的变化、无线信道间的互相干扰、地形和天气等综合因素的影响，移动终端间通过无线信道形成的网络拓扑随时可能发生变化，而且变化的方式和速度都难以预测。

3.受限的无线传输带宽

自组织网络采用无线传输技术作为底层通信手段，由于无线信道本身的物理特性，它所能提供的网络带宽相对有线信道要低得多。此外，考虑到竞争共享无线信道产生的冲突、信号衰减、噪声和信道之间干扰等多种因素，移动终端得到的实际带宽远远小于理论上的最大带宽。

4.安全性较差

无线自组织网络是一种特殊的无线移动网络，由于采用无线信道、有限电源、分布式控制等技术，它更加容易被动窃听、主动入侵、拒绝服务、剥夺“睡眠”等。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。

5.多跳路由

由于节点发射功率的限制，节点的覆盖范围有限。当它要与其覆盖范围之外的节点进行通信时，需要中间节点的转发。此外，自组织网络中的多跳路由是由普通节点协作完成的，而不是由专用的路由设备（如路由器）完成的。

由于自组织网络的特殊性，需要为其设计专门的协议和技术，全球的研究人员在这方面开展了大量的研究。综合而言，研究主要集中在组网理论、路由算法、接入控制、安全管理等方面。