AD Hoc網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)的研究及實現(xiàn)

（武警江蘇省總隊，江蘇南京 210019）

AD Hoc是一種省去硬件設(shè)施組建起來的對等式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)絡(luò)只需要無線網(wǎng)卡就能實現(xiàn)移動主機之間的溝通，真正做到無線互聯(lián)。AD Hoc網(wǎng)絡(luò)的主要工作原理是計算機設(shè)備通過建立點與點支架的相互連接，作用等同于虛擬AP，其他計算機就可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)共享，大幅度提升工作的效率。通過AD Hoc網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)共享，提升了網(wǎng)絡(luò)運行的速度與質(zhì)量，推動了移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷向前發(fā)展。

1 AD Hoc網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)概述

1.1 AD Hoc特點

AD Hoc是一種無線網(wǎng)絡(luò)，具有多跳性，是沒有中心的一種特殊網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中沒有固定不變的基礎(chǔ)設(shè)備，因此網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點具有相同的水平，每個節(jié)點都是移動的，具有常規(guī)移動終端要求的性能，還具有轉(zhuǎn)發(fā)報文的功能。

AD Hoc網(wǎng)絡(luò)具有以下的特點：

（1）多跳路由。

節(jié)點與自身范圍之外的節(jié)點進(jìn)行聯(lián)系時，AD Hoc不需要專門的路由器發(fā)送信號，只需要普通的節(jié)點就可以。

（2）自組織。

不需要外部設(shè)備，節(jié)點利用分層協(xié)議調(diào)整自身動態(tài)，實現(xiàn)快速便捷的組網(wǎng)工作。

（3）無中心。

AD Hoc網(wǎng)絡(luò)結(jié)點之間是平等的對等式網(wǎng)絡(luò)，結(jié)點的加入和退出不會對整個網(wǎng)絡(luò)造成損壞和影響。

（4）動態(tài)拓?fù)洹?/p>

AD Hoc具有移動自由性，使得動態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)處于不斷變化中[1]。

1.2 AD Hoc應(yīng)用領(lǐng)域

AD Hoc網(wǎng)絡(luò)的功能具有一定特殊性，因此應(yīng)用的領(lǐng)域與普通的網(wǎng)絡(luò)存在一定區(qū)別，適合于沒有網(wǎng)絡(luò)實施的地方以及需要迅速自動組建網(wǎng)絡(luò)的地方。

（1）個人通信。

手機、電腦、藍(lán)牙技術(shù)等電子設(shè)備可以通過AD Hoc實現(xiàn)通信功能以及多跳通信。

（2）傳感器網(wǎng)絡(luò)。

分散的傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)AD Hoc組建網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)傳感器與控制中心的正常通信。

（3）緊急應(yīng)用。

發(fā)生意外情況后，固定的通信設(shè)備技術(shù)受到破壞，通信工作終止，AD Hoc網(wǎng)絡(luò)由于獨立性強，可以正常發(fā)揮作用，因此在一些災(zāi)難多發(fā)的場所可以使用AD Hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[2]。

2 AD Hoc網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)的研究

2.1 AD Hoc體系結(jié)構(gòu)

AD Hoc體系結(jié)構(gòu)包含了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和節(jié)點結(jié)構(gòu)，AD Hoc節(jié)點的主要作用是充當(dāng)路由器，實現(xiàn)一般的移動端和報文發(fā)送的功能，節(jié)點將路由器、主機、電臺的功能集聚于一體。路由器部分承擔(dān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由工作，實現(xiàn)報文轉(zhuǎn)發(fā)；主機部分相當(dāng)于移動終端，完成收集處理數(shù)據(jù)等工作；電臺部分主要負(fù)責(zé)在進(jìn)行信息傳輸時為其提供無線信道的功能，結(jié)點結(jié)構(gòu)的物理結(jié)構(gòu)又可以分為單主機單臺和多主機電臺。AD Hoc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以分成兩種，一種是平面結(jié)構(gòu)，一種是分級結(jié)構(gòu)。平面結(jié)構(gòu)指在網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點的地位處于同一水平，平面的結(jié)構(gòu)相對簡易，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點處于對等的地位，因此在節(jié)點之間沒有形成瓶頸，運行良好，但平面結(jié)構(gòu)的擴充性能較差。分級結(jié)構(gòu)以簇為單位，由簇頭組成，更高一級的網(wǎng)絡(luò)就由簇頭構(gòu)成。分級結(jié)構(gòu)又包含單頻和多頻兩種分級結(jié)構(gòu)，單頻結(jié)構(gòu)就是指在通信的過程中，結(jié)點使用的頻率相同，多頻結(jié)構(gòu)相反，需要采用不一樣的頻率。分級網(wǎng)絡(luò)中的簇頭要選擇適當(dāng)?shù)乃惴?，依?jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞臓顟B(tài)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，正因為具有很強的隨機應(yīng)變能力，分級結(jié)構(gòu)不易受到外部環(huán)境的影響，具有良好的抗破壞性。針對兩種分級的優(yōu)缺點，可以得出，如果在規(guī)模較小、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境簡單時，可以使用平面結(jié)構(gòu)，反之，使用分級結(jié)構(gòu)[3]。

2.2 AD Hoc網(wǎng)絡(luò)存在的問題

AD Hoc存在的問題較為復(fù)雜，技術(shù)尚不成熟，如安全性能差。在AD Hoc網(wǎng)絡(luò)中主要采用無線信道和有限電源等手段，沒有固定的網(wǎng)絡(luò)邊界，更容易受到外部因素的影響，普通的安全防控措施并不適用于AD Hoc網(wǎng)絡(luò)；AD Hoc管理難度較大，AD Hoc節(jié)點的移動過于頻繁，網(wǎng)絡(luò)管理人員應(yīng)定期收集整理數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)的工作強度加大，且在無線環(huán)境下，信號的質(zhì)量得不到有效保證；動態(tài)拓?fù)渚哂幸欢ㄈ毕?。AD Hoc網(wǎng)絡(luò)中拓?fù)涮幱诟叨葎討B(tài)，一些安全保障手段無法發(fā)揮作用，給惡意的入侵提供了機會；采用分布式協(xié)作方法，缺少中心結(jié)構(gòu)參與管理統(tǒng)一協(xié)作，增加了外來入侵的風(fēng)險，采用破壞算法進(jìn)行系統(tǒng)破壞；無線通信的寬帶較小，自身節(jié)點在發(fā)送時會出現(xiàn)延遲現(xiàn)象[4]。

3 AD Hoc網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)的實現(xiàn)

現(xiàn)階段，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，AD Hoc技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，技術(shù)不斷升級。

（1）信道接入技術(shù)。

AD Hoc網(wǎng)絡(luò)與一般網(wǎng)絡(luò)具有較大差別，信道接入技術(shù)主要解決了網(wǎng)絡(luò)終端出現(xiàn)的問題，如一些隱藏或暴露的終端問題，主要包括MAC協(xié)議以及升級的MAC協(xié)議，當(dāng)終端在接入介質(zhì)傳送數(shù)據(jù)包時，MAC協(xié)議決定采取何種方式進(jìn)行信息資源的共享，避免造成沖突，規(guī)范網(wǎng)絡(luò)中接入的業(yè)務(wù)源，以一定順序和有效方法對結(jié)點訪問媒體進(jìn)行合理分配，有效解決網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的問題[5]。

（2）路由協(xié)議。

AD Hoc網(wǎng)絡(luò)中的多跳路由必須設(shè)計成具有專用性、高效性的無線跳路由協(xié)議，因為在AD Hoc網(wǎng)絡(luò)中多跳路實現(xiàn)工作必須由普通結(jié)點共同配合完成，路由設(shè)備還沒有達(dá)到專業(yè)化的水平[6]。目前，DSDV、WRP、ZRP等是路由協(xié)議的主要研究成果。

（3）QoS保證。

為了使AD Hoc網(wǎng)絡(luò)在傳輸多媒體信息時的效率得到提高，減少時延和抖動的現(xiàn)象，QoS保證是必不可少的技術(shù)。QoS保證技術(shù)指利用各種基礎(chǔ)技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)通信帶來高質(zhì)量的服務(wù)工作，是網(wǎng)絡(luò)運行過程中的一種安全保證機制，有效減少了延緩和擁堵的現(xiàn)象，是十分重要的技術(shù)[7]。

（4）自適應(yīng)技術(shù)。

自適應(yīng)技術(shù)是指通信系統(tǒng)在進(jìn)行工作時，具有適應(yīng)外在條件變化的功能。AD Hoc網(wǎng)絡(luò)要求各層協(xié)議都應(yīng)依據(jù)外在的環(huán)境以及條件進(jìn)行相應(yīng)的變化調(diào)整，對于MAC、頻帶操作功率的設(shè)置，要求不能過于嚴(yán)格，應(yīng)具有一定靈活性，使網(wǎng)絡(luò)連接以及LPD指標(biāo)得到優(yōu)化和改善。自適應(yīng)技術(shù)具備了自動調(diào)整流量以及在動態(tài)的環(huán)境下布置協(xié)議、更換協(xié)議等功能[8]。自適應(yīng)技術(shù)應(yīng)加強路由機制，強大的路由機制有助于避免外部環(huán)境的影響，減少對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞钠茐?，在充分利用網(wǎng)絡(luò)資源的前提下，減少資源耗費。自適應(yīng)技術(shù)可以實現(xiàn)距離較遠(yuǎn)的主干網(wǎng)絡(luò)之間的正常通信，還可以備份通信設(shè)施，提升網(wǎng)絡(luò)運行的安全性。

（5）網(wǎng)絡(luò)管理。

AD Hoc網(wǎng)絡(luò)管理包含的內(nèi)容較廣泛，主要通過建立具體的機制實現(xiàn)定位工作和地址配置問題，包括移動性管理、服務(wù)管理和地址管理。對于服務(wù)管理的研究必不可少，服務(wù)管理指外在的設(shè)施或程序為其他的設(shè)備、程序帶來的幫助，但在平常的工作運行中，多數(shù)用戶并不了解如何得到需要的服務(wù)。服務(wù)的管理包含發(fā)現(xiàn)、描述、調(diào)度等。

（6）節(jié)能控制。

節(jié)能控制的手段主要是通過控制功率對移動節(jié)點進(jìn)行調(diào)整，平衡傳輸范圍以及干擾之間的矛盾?？梢栽诰W(wǎng)絡(luò)層、MAC層、越層等方面進(jìn)行節(jié)能控制。還可以利用自動休眠機制，處于不工作狀態(tài)時，便進(jìn)入智能休眠狀態(tài)，利用功率較小的硬件設(shè)施達(dá)到節(jié)能的效果，減少能量的消耗。

（7）網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。

在沒有引入AD Hoc網(wǎng)絡(luò)時，網(wǎng)絡(luò)的作用主要是為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供幫助，對于體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計還沒有過多涉及。AD Hoc網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對原有的協(xié)議棧進(jìn)行了合理改進(jìn)，使AD Hoc網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠更好地支撐QoS保證，并提供多種業(yè)務(wù)支撐，提升網(wǎng)絡(luò)運行的效率與功能。

4 結(jié)語

AD Hoc網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)階段比較先進(jìn)的移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，兼具了系統(tǒng)的獨立性以及為固定的設(shè)施網(wǎng)絡(luò)提供補充作用的功能。AD Hoc網(wǎng)絡(luò)的獨立性體現(xiàn)在不需要基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)，在一定的條件下可以獨立組建網(wǎng)絡(luò)，具有靈活、高效的特點，發(fā)展中具有廣闊的前景。但是在發(fā)展的過程中，AD Hoc網(wǎng)絡(luò)本身還具有一定局限性，如在AD Hoc網(wǎng)絡(luò)性能方面，還存在漏洞，對網(wǎng)絡(luò)的安全性、節(jié)能性、QoS保證、網(wǎng)絡(luò)管理等產(chǎn)生了一定威脅，本文對此進(jìn)行研究，并對相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行了闡述，為相關(guān)的工作人員提供幫助。