淺論MANET網(wǎng)絡

朱輝燕

【摘要】移動自組織網(wǎng)絡（MANET）具有很強的獨立性、靈活性，它既可以作為一種獨立的網(wǎng)絡存在，也可以作為對現(xiàn)有網(wǎng)絡結構的有效補充。由于MANET網(wǎng)絡的這些優(yōu)點，使其成為當前移動通信領域研究的熱點。

【關鍵詞】MANET網(wǎng)絡;定義;特點

MANET為Mobile Ad hoc network的簡稱，Ad hoc網(wǎng)絡是一種自組織網(wǎng)絡，分為固定節(jié)點和移動節(jié)點兩種。MANET特指節(jié)點具有移動性的Ad hoc網(wǎng)絡。MANET是由無線移動節(jié)點組成、多跳、臨時、自組織的新型網(wǎng)絡。相對有線網(wǎng)絡，MANET的體系結構發(fā)生了深刻變化，它在很多方面具有自身的特點，展現(xiàn)了自身的優(yōu)勢。本章對MANET的相關理論、應用現(xiàn)狀等進行了研究與闡述。

與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡不同，MANET不需要依賴固定通信網(wǎng)絡基礎設施而能夠迅速使用。網(wǎng)絡中的節(jié)點能夠動態(tài)地、隨意地、頻繁地進入和離開網(wǎng)絡，而且不會破壞網(wǎng)絡中其它節(jié)點的通信，它們既作為終端處理數(shù)據(jù)，又作為路由器轉發(fā)其它節(jié)點的數(shù)據(jù)使得整個網(wǎng)絡能夠進行無線通信。

1.1.2 ?MANET網(wǎng)絡的定義

MANET網(wǎng)絡的典型例子是蜂窩網(wǎng)和無線局域網(wǎng)（WLAN）?；诨A設施的無線網(wǎng)絡不利點在于需要預先建立通信骨干網(wǎng)絡，這在戰(zhàn)場、水災、火災、地震等現(xiàn)場、或者在邊遠地區(qū)的搜索和救援行動等情況下是有困難的，因此就需要能夠快速部署通信設施來滿足人們的通信需求。無基礎設施的網(wǎng)絡又稱為MANET無線網(wǎng)絡，有基于基礎設施的網(wǎng)絡（infrastrueture-based network）和無基礎設施的網(wǎng)絡（inastruetureless ?network）兩大類[3]，如圖1.2和圖1.3所示。

圖1 ?基于基礎設施無線網(wǎng)絡

圖2 ?無基礎設施的無線網(wǎng)絡

MANET是一組帶有無線收發(fā)裝置的移動節(jié)點組成的多跳臨時性自組織網(wǎng)絡系統(tǒng)[4]。MANET的多跳網(wǎng)絡中，所有節(jié)點都具有路由器的功能，負責發(fā)現(xiàn)和維護到其他節(jié)點的路由，并向鄰居節(jié)點發(fā)射或轉發(fā)分組;同時，節(jié)點可以自由地移動，自主地進入和退出網(wǎng)絡，使網(wǎng)絡具有多變的拓撲結構。MANET網(wǎng)絡既可以作為獨立的網(wǎng)絡運行，又可以接入到有線骨干網(wǎng)絡如Internet。MANET是一種基于TCP/IP技術的分層網(wǎng)絡，圖3所示。

圖3 ?MANET的體系結構

MANET通過有限范圍內移動節(jié)點間的相互協(xié)作和自我組織來保持網(wǎng)絡連接和實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，因此它可以不依賴于任何固定的基礎設施和管理中心。節(jié)點通過分層的網(wǎng)絡協(xié)議和分布式算法相互協(xié)調，實現(xiàn)了網(wǎng)絡的自組織。因此它也被稱為多跳無線網(wǎng)、自組織網(wǎng)絡或移動自組網(wǎng)。

3 MANET網(wǎng)絡的特點

MANET是一種移動、多跳、自治、分布式的自組織無線網(wǎng)絡，與傳統(tǒng)的移動網(wǎng)絡和固定網(wǎng)絡相比具有以下特點：

（l）獨立組網(wǎng)：MANET有獨立組網(wǎng)的特性，即網(wǎng)絡的布設無需依賴于任何預先架設的網(wǎng)絡設施，節(jié)點啟動后就可以快速、自動地組成一個獨立的網(wǎng)絡。

（2）無中心：所有節(jié)點地位平等，組成一個對等式網(wǎng)絡，并且節(jié)點可以隨意加入或離開網(wǎng)絡，任意節(jié)點的故障不會影響整個網(wǎng)絡的運行。比起有中心節(jié)點網(wǎng)絡MANET具有很強的抗毀性。

（3）多跳路由：節(jié)點發(fā)射功率的限制了節(jié)點的覆蓋范圍，當要與其覆蓋范圍以外的節(jié)點通信時，需要經(jīng)過多跳路由。MANET中的多跳路由是由普通節(jié)點共同協(xié)作完成，而不需要用專用的路由設備。同時，使用多跳路由節(jié)點的發(fā)射功率可以很低，有利于延長電池工作時間。

（4）動態(tài)拓撲：MANET中節(jié)點自由地任意移動，這必然導致網(wǎng)絡拓撲的動態(tài)變化。網(wǎng)絡拓撲可能快速地，不可預測地變化，并且可能由雙向鏈和單向鏈組成。移動限制了網(wǎng)絡的擴展性，需要開發(fā)更為合適的路由協(xié)議。

（5）安全有限：MANET的非集中式控制特性，節(jié)點的移動性，節(jié)點之間通過無線信道連接，沒有命名服務、目錄服務等網(wǎng)絡服務，也沒有明確的網(wǎng)絡邊界，因此MANET更容易被偷聽、哄騙、拒絕服務等網(wǎng)絡攻擊，安全性較差。

這些特點使得MANET在體系結構、組織網(wǎng)絡、協(xié)議設計等方面都與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡和有線網(wǎng)絡有著明顯的區(qū)別。

.4 ?MANET網(wǎng)絡的應用

與傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡相比，MANET具有許多特有的優(yōu)勢。它最初用于軍事通信，隨著技術與需求的不斷發(fā)展，它在民用通信中的應用也越來越廣泛。它的主要應用有軍事應用、緊迫的突發(fā)場合、傳感器網(wǎng)絡、偏僻的郊外、臨時場合、分布式系統(tǒng)等等。它在軍事應用方面的研究歷時己久，而傳感器網(wǎng)絡的應用雖然不是最新技術，卻是如今熱門的技術話題。在現(xiàn)代信息社會，MANET網(wǎng)絡所起的作用日漸重要，其他方面的應用有待進一步發(fā)掘。

隨著信息技術的飛速發(fā)展與普及，人與人之間的溝通變得更加方便與快捷，同時也激發(fā)了人們對通信的更高要求，MANET（Mobile Ad Hoc Network）的研究與應用越發(fā)被人們所重視。另外，在民用領域，MANET可以用于災難救助。洪水、地震等自然災害對有線通信設施很容易遭受破壞而無法正常通信，而MANET可以快速地建立應急通信網(wǎng)絡，保證救援工作的順利進行。研究MANET的發(fā)展具有重要的應用價值和長遠意義。