移動自組網(wǎng)介紹

隨著近年來在計算機(jī)和無線通信領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，移動無線計算將獲得日益廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的基于接入點(diǎn)（AP，AccessPoint）的移動無線網(wǎng)絡(luò)一般只應(yīng)用于有線網(wǎng)絡(luò)的邊緣，隨著到處存在的計算（UbiquitousComputing）概念的提出，在一些缺乏網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)置、基站或ISP的場合，移動節(jié)點(diǎn)要互相通信，自身就必須要充當(dāng)缺少的網(wǎng)絡(luò)功能部件。通常把具有無線通信設(shè)備的移動計算機(jī)用戶相互構(gòu)成的臨時網(wǎng)絡(luò)稱為自組織網(wǎng)絡(luò)。移動自組織網(wǎng)絡(luò)（MobileAdHocNetworks）的目的是通過在移動節(jié)點(diǎn)中增加路由功能，支持移動無線網(wǎng)絡(luò)在缺乏基礎(chǔ)設(shè)施的場合下高效魯棒的運(yùn)行。1．1移動自組網(wǎng)簡介1.1.1移動自組網(wǎng)產(chǎn)生背景由于有線通信方式對應(yīng)用范圍的限制，人們發(fā)明了移動無線通信。近年來，無線網(wǎng)絡(luò)在支持移動性方面的發(fā)展非常的迅速，但通常的來說，移動無線通信網(wǎng)通常以蜂窩移動通訊系統(tǒng)，無線局域網(wǎng)（IEEE802.11）方式出現(xiàn)，這樣的移動網(wǎng)絡(luò)依然要以通信基站或接入點(diǎn)（AP）為基礎(chǔ)。比如在蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，移動終端與固定基站相互通信，移動終端本身不具備路由功能，由移動交換機(jī)負(fù)責(zé)路由與交換功能，同時充當(dāng)網(wǎng)關(guān)，以有線方式接入固定網(wǎng)。而在無線局域網(wǎng)當(dāng)中，則用符合IEEE802.11協(xié)議的無線網(wǎng)卡把移動節(jié)點(diǎn)（筆記本，PDA等）通過無線接入訪問點(diǎn)連接到現(xiàn)有的固定網(wǎng)絡(luò)。這些移動通信方式都需要基站、訪問服務(wù)點(diǎn)或者外地代理等這樣的中心控制設(shè)備。但是在某些特殊環(huán)境或緊急情況下不可能有預(yù)先安置好多固定接入設(shè)備，因此在這些情況下都迫切需要一個能夠動態(tài)的、能夠快速部署的、不依賴或很少依賴現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，能夠零時快速自動組網(wǎng)的移動通訊技術(shù)，這也就形成了另一類無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)既無線自組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。無線自組網(wǎng)是由一組帶有無線收發(fā)裝置的可移動節(jié)點(diǎn)所組成的一個零時性多跳自治系統(tǒng)，它不依賴于預(yù)設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，具體可臨時組網(wǎng)、快速展開、無控制中心、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)，在軍事方面和民事方面和民用方面都具有廣闊的應(yīng)用前景，是目前網(wǎng)絡(luò)研究中的熱點(diǎn)問題。移動自組網(wǎng)（下文簡稱為AdHoc網(wǎng)絡(luò)）是無線自組織網(wǎng)絡(luò)的一個重要研究方向，現(xiàn)在逐漸出現(xiàn)了多種不同種類、服務(wù)于不同目的地AdHoc網(wǎng)絡(luò)，在通信領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用。同時AdHoc網(wǎng)絡(luò)的研究和應(yīng)用也已經(jīng)發(fā)展成為通信領(lǐng)域中的一個獨(dú)立分支，被看作未來個人通訊系統(tǒng)的一個重要組成部分。無線移動自組網(wǎng)又稱無線移動多跳網(wǎng)、無線自組網(wǎng)，是由一組相互協(xié)作的無線移動節(jié)點(diǎn)組成的、無中心控制節(jié)點(diǎn)、不依賴于任何固定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的特殊網(wǎng)絡(luò)。在該網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)間的通信不需要固定基站的轉(zhuǎn)接，所有的節(jié)點(diǎn)作為對等實(shí)體進(jìn)行連接，每一個移動節(jié)點(diǎn)既是一個主機(jī)又是一個路由器，可以將網(wǎng)內(nèi)某節(jié)點(diǎn)發(fā)送到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給其他節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)可能包括：筆記本電腦、PDA、移動電話等。1973年美國國防部高級研究局在ALOHA基礎(chǔ)上結(jié)合分組交換技術(shù)建立了第一個高速無線移動分組網(wǎng)PRNET（PacketRadiosNetwork，分組無線網(wǎng)），被認(rèn)為是AdHoc網(wǎng)絡(luò)的先驅(qū)。雖然提出移動自組網(wǎng)的初衷是用于軍事目的，但這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)卻迅速擴(kuò)展到更多的應(yīng)用領(lǐng)域。1983年，DARPA在PRNET基礎(chǔ)上啟動了高殘存自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)計劃，用以擴(kuò)展PRNET項目中的各種關(guān)鍵技術(shù)，使其能夠支持大型網(wǎng)絡(luò)，并設(shè)計自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以適應(yīng)快速變化的戰(zhàn)場環(huán)境。1991年成立的IEEE802.11委員會將分組無線網(wǎng)絡(luò)正式命名為AdHoc網(wǎng)絡(luò)。1994年，美國國防部啟動了全球移動信息系統(tǒng)計劃，該項目的主要哦研究目標(biāo)是為陸空上的各種移動設(shè)備提供類似辦公室以太網(wǎng)環(huán)境下的多媒體鏈接，保證在任何時間和任何地點(diǎn)彼此都能夠相互通信。90年代以來，隨著無線移動通信和移動終端技術(shù)的告訴發(fā)展，在民用的系統(tǒng)中也逐漸出現(xiàn)了AdHoc網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用。IETF專門成立了MANET工作組，負(fù)責(zé)MANET網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究與開發(fā)，相繼推出一系列的RFC文檔。1999年RFC2501公布了移動AdHoc網(wǎng)絡(luò)的特征、要求和應(yīng)用環(huán)境。國內(nèi)對于移動自組網(wǎng)的研究和應(yīng)用尚處于起步階段主要集中在路由協(xié)議、QoS等方面。移動自組網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域包括：交互式商務(wù)會議、災(zāi)后救援通信、戰(zhàn)場軍事通信等。由于AdHoc網(wǎng)絡(luò)可以廣泛地應(yīng)用于戰(zhàn)場通信指揮與控制、警察與醫(yī)療部門的搶險救災(zāi)、傳感網(wǎng)絡(luò)、課題教育等眾多領(lǐng)域，其戰(zhàn)略意義非常重要。AdHoc網(wǎng)絡(luò)及其特點(diǎn)AdHoc一詞源自于拉丁語，本意是“無事先準(zhǔn)備的、零時性的”，它是由一組帶有無線收發(fā)裝置的可移動節(jié)點(diǎn)組成的一個多跳臨時性無中心網(wǎng)絡(luò)?？梢栽谌魏螘r刻、任何地點(diǎn)快速構(gòu)建起一個移動通信網(wǎng)絡(luò)，并且不需要現(xiàn)有的信息基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的支持，網(wǎng)中的每一個終端可以自由的移動并且從功能上來說都是平等的，沒有中心。從技術(shù)上講，AdHoc網(wǎng)絡(luò)是一種移動通信技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)。AdHoc網(wǎng)絡(luò)中，每個移動終端兼?zhèn)渎酚善骱椭鳈C(jī)的兩種功能。一方面作為主機(jī)，終端需要運(yùn)行各種面向用戶的應(yīng)用程序，如編輯器，瀏覽器等；另一方面，作為路由器，終端需要運(yùn)行相應(yīng)的路由協(xié)議，根據(jù)路由策略和路由表完成數(shù)據(jù)的分組轉(zhuǎn)發(fā)和路由工作。在部分通信網(wǎng)絡(luò)被破壞后，這種分布式控制和無中心的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能維持剩余的通信能力，確保重要的通信指揮通暢，因而具有很強(qiáng)的魯棒性和抗毀性。AdHoc網(wǎng)絡(luò)使用無線通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，由于無線傳輸范圍有限，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)相互作為其鄰居的路由器，通過多個中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的通信，即報文通過多跳（hop）才能從源端點(diǎn)傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)，因此它又被稱為多跳網(wǎng)絡(luò)、無固定網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)。AdHoc網(wǎng)絡(luò)一般有兩種結(jié)構(gòu)：平面結(jié)構(gòu)和分層結(jié)構(gòu)。在平面結(jié)構(gòu)中，所有節(jié)點(diǎn)的地位平等，所以又可以稱為對等式結(jié)構(gòu)。而分層結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)被劃分為若干個獨(dú)立的子網(wǎng)，每個子網(wǎng)都是一個自治系統(tǒng)，子網(wǎng)之間的連接可以通過選舉內(nèi)網(wǎng)某一個節(jié)點(diǎn)充當(dāng)無線AP，也可以由專用AP構(gòu)成的分發(fā)系統(tǒng)負(fù)責(zé)。平面結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)比較簡單，網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)完全對等，原則上不存在瓶頸，所以健壯性好。它的缺點(diǎn)就是可擴(kuò)展性差，每個節(jié)點(diǎn)都需要知道到達(dá)其它所有節(jié)點(diǎn)的路由，維護(hù)這些動態(tài)變化的路由信息需要大量的控制消息，特別是當(dāng)平面結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模增加到某個程度時，大量的寬帶可能會被路由協(xié)議消耗掉了。在分層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，子網(wǎng)內(nèi)成員的功能比較簡單，不需要維護(hù)復(fù)雜的路由信息，這大大減少了網(wǎng)絡(luò)中路由控制信息的數(shù)量，因此具有很好的可擴(kuò)展性。分層結(jié)構(gòu)不僅僅局限于同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的連接，同樣適用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，隨著應(yīng)用的擴(kuò)展，不同形式的無線網(wǎng)絡(luò)也可以通過分層的結(jié)構(gòu)組成AdHoc網(wǎng)絡(luò)?？傊?，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較小時，可以采用簡單的平面式結(jié)構(gòu)；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模增大時，應(yīng)該采用分層結(jié)構(gòu)。與其它傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)相比，AdHoc網(wǎng)絡(luò)具有以下顯著特點(diǎn)：多跳性：由于節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率的限制，其通信范圍有限。當(dāng)它要與其通信范圍之外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時，需要中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)，既要經(jīng)過多跳，多跳是研究AdHoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的前提基礎(chǔ)。另外，AdHoc網(wǎng)絡(luò)中的多跳是由普通節(jié)點(diǎn)協(xié)作完成的，不需要專用的路由設(shè)備（如路由器）來完成；獨(dú)立組網(wǎng)：AdHoc網(wǎng)絡(luò)具有獨(dú)立組網(wǎng)的特點(diǎn)，既網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)無需依賴于任何預(yù)先架設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，節(jié)點(diǎn)開機(jī)后就可以快速、自動地組成一個獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)；無中心和自組織性：AdHoc網(wǎng)絡(luò)中沒有絕對的控制中心，所有節(jié)點(diǎn)的地位平等，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通過分層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和分布式算法來協(xié)調(diào)彼此的行為自組成網(wǎng)，無需人工干涉和任何其它預(yù)置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。節(jié)點(diǎn)可以隨時加入和離開網(wǎng)絡(luò)，任何節(jié)點(diǎn)的故障不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。由于網(wǎng)絡(luò)的分布式特征、節(jié)點(diǎn)的冗余性和不存在的單點(diǎn)故障點(diǎn)，使得AdHoc網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)快速自動組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)的健壯性和抗毀性很好；動態(tài)拓?fù)洌篈dHoc網(wǎng)絡(luò)中，移動終端能夠以較隨意的速度和方式移動，并可以隨時關(guān)閉電臺，加上無線發(fā)送裝置的天線類型多種多樣、發(fā)送功率的變化、無線信道間的互相干擾等，移動終端間通過無線信道形成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇赡茈S時發(fā)送變化，而且變化的方式和趨勢都難以預(yù)測；有限的無線傳輸帶寬：AdHoc網(wǎng)絡(luò)采用無線傳輸技術(shù)作為底層通信手段，由于無線信道本身的物理特性，它所能提供的網(wǎng)絡(luò)帶寬相對有線信道要低得多。此外，考慮到競爭共享無線信道產(chǎn)生的沖突、信號衰減、噪聲和信道之間的干擾等多種因素，移動終端得到的實(shí)際帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理論上的最大帶寬；移動終端的自主性和局限性：AdHoc網(wǎng)絡(luò)中的各個移動終端同時要充當(dāng)主機(jī)和路由器兩種角色，具有攜帶方便、輕便靈巧等好處。但是也存在固有的缺陷，例如能量有限、內(nèi)存較小、CPU性能較低等，從而給應(yīng)用程序設(shè)計開發(fā)帶來一些難度，同時屏幕等外設(shè)較小，不利于開展功能較復(fù)雜的業(yè)務(wù)；存在單向的無線信道：AdHoc網(wǎng)絡(luò)采用無線信道通信，由于各個無線終端發(fā)射功率的不同以及地形環(huán)境的影響，一對節(jié)點(diǎn)之間可能產(chǎn)生單向信道，使得AdHoc的無線接入時及QoS參數(shù)設(shè)計時存在著隱藏終端和暴露終端的問題；安全性較差：AdHoc網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的無線移動網(wǎng)，由于采用無線信道無中心、分布式控制和臨時組織等技術(shù)，它更加容易受到被動竊聽、主動入侵、拒絕服務(wù)、剝奪“睡眠”、偽造等網(wǎng)絡(luò)攻擊。信道的加密、抗干擾、用戶認(rèn)證和其他安全措施都需要特別考慮；網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性不強(qiáng)：采用全向天線的非協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中，各節(jié)點(diǎn)間的相互干擾造成網(wǎng)絡(luò)容量下降，各節(jié)點(diǎn)吞吐量隨網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)總數(shù)而下降，AdHoc網(wǎng)絡(luò)中各種協(xié)議，如路由的獲取、業(yè)務(wù)定位、加密密鑰的交換等，都使得網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性受到限制。AdHoc網(wǎng)絡(luò)的研究熱點(diǎn)由于AdHoc網(wǎng)絡(luò)的特殊性，傳統(tǒng)固定網(wǎng)絡(luò)和蜂窩移動通信網(wǎng)中使用的各種協(xié)議和技術(shù)無法被直接使用，需要為AdHoc網(wǎng)設(shè)計專門的協(xié)議和技術(shù)。AdHoc網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的技術(shù)很多，但主要體現(xiàn)在以下幾個方面：鏈路層自適應(yīng)技術(shù)：由于能量的限制，自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的鏈路層設(shè)計面臨許多新的挑戰(zhàn)。由于多徑衰落引起的幅度與相位的擾動、延遲擴(kuò)展引起的碼間串?dāng)_、來自其他節(jié)點(diǎn)信號的干擾等因素，使得無線信道的單位帶寬容量相對較小。AdHoc網(wǎng)絡(luò)鏈路層設(shè)計的目標(biāo)是在相對小的能量條件下，使得數(shù)據(jù)速率接近最基本的信道容量。鏈路自適應(yīng)技術(shù)主要包括自適應(yīng)編碼、自適應(yīng)調(diào)制、自適應(yīng)功率控制、自適應(yīng)資源分配、自適應(yīng)鏈路調(diào)整等技術(shù)；信道接入技術(shù)：信道接入是AdHoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)，控制著節(jié)點(diǎn)如何接入無線信道，對AdHoc網(wǎng)絡(luò)的性能起著決定的作用。AdHoc的無線信道不是普通網(wǎng)絡(luò)的共享廣播信道、點(diǎn)對點(diǎn)的無線信道和蜂窩移動通信系統(tǒng)中由基站控制的無線信道，它是多跳共享的多點(diǎn)信道。一個節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息時，鄰居節(jié)點(diǎn)（也只有鄰居節(jié)點(diǎn)）可以收到。此外，AdHoc有獨(dú)特的暴露終端和隱藏終端問題，需要專門設(shè)計的信道接入技術(shù)才能解決；路由協(xié)議：路由協(xié)議是AdHoc網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，要實(shí)現(xiàn)多跳路由，必須有路由協(xié)議的支持。IETF成立的MANET工作組目前主要負(fù)責(zé)AdHoc網(wǎng)絡(luò)IP層路由的標(biāo)準(zhǔn)化工作；服務(wù)質(zhì)量保證QoS：隨著應(yīng)用的拓展，需要在AdHoc中傳輸話音、圖像等多媒體業(yè)務(wù)。多媒體業(yè)務(wù)對寬帶、延時、時延抖動等都提出來很高的要求。這就需要提供一定的服務(wù)質(zhì)量保證。在AdHoc中服務(wù)質(zhì)量保證是個系統(tǒng)性的問題，不同層次都要提供相應(yīng)的機(jī)制。比如應(yīng)用層要提供自適應(yīng)信源編碼和壓縮技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)層要提供QoS路由，鏈路層要提供資源預(yù)留策略RSVP；廣播和多播：由于AdHoc網(wǎng)絡(luò)的特殊性，廣播和多播問題也變得非常復(fù)雜，他們需要鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的支持。而且由于AdHoc網(wǎng)絡(luò)是特殊的多跳共享的多點(diǎn)信道，對于多播問題將很難解決；網(wǎng)絡(luò)管理：范圍較廣，包括AdHoc網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)發(fā)現(xiàn)、移動性管理、地址管理、服務(wù)管理等。要有相應(yīng)的機(jī)制解決節(jié)點(diǎn)定位、地址自配置等問題；傳輸層服務(wù)：在AdHoc網(wǎng)絡(luò)中，無線信道的衰落、干擾、節(jié)點(diǎn)移動等因素會造成報文沖突和丟失，這將嚴(yán)重影響TCP的性能。因此，在AdHoc網(wǎng)絡(luò)中要對傳輸層業(yè)務(wù)進(jìn)行修改（比如ＴＣＰ），以滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰痪W(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)：在很多場合下，AdHoc網(wǎng)絡(luò)要和其它網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。比如在軍事應(yīng)用中，采用AdHoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的戰(zhàn)斗網(wǎng)要接入更高級的戰(zhàn)場通信系統(tǒng)。由于AdHoc網(wǎng)絡(luò)采用了不同的路由協(xié)議和傳輸服務(wù)，在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)時需要進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換工作；安全保密問題和移動敵手問題：隨著移動自組網(wǎng)研究的進(jìn)展和其潛在的應(yīng)用前景，安全問題正逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。目前的研究主要集中在認(rèn)證機(jī)制和密鑰管理機(jī)制方面。認(rèn)證是安全的一個核心問題，是實(shí)現(xiàn)其它安全服務(wù)的先決條件。移動敵手作為移動自組網(wǎng)提供安全認(rèn)證服務(wù)的重要威脅，在研究上處于重要地位。１.２移動自組網(wǎng)中的路由協(xié)議AdHoc網(wǎng)絡(luò)中由于節(jié)點(diǎn)的移動性導(dǎo)致拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動態(tài)、隨機(jī)且較快速地變化，傳統(tǒng)的路由在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化時，會花費(fèi)很大的代價重選路由，而且協(xié)議將始終處于不收斂狀態(tài)，占用大量的網(wǎng)絡(luò)資源，致使信息的傳輸無法實(shí)現(xiàn)，因此有線網(wǎng)絡(luò)中已有的路由協(xié)議不能直接應(yīng)用到移動自組網(wǎng)中來，而需要為移動自組網(wǎng)設(shè)計符合其特點(diǎn)的路由協(xié)議。１.２.１概述AdHoc網(wǎng)絡(luò)上一種多跳無線網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)之間并不都存在直接的連接，當(dāng)不相鄰的節(jié)點(diǎn)之間有數(shù)據(jù)要傳輸時，數(shù)據(jù)的源節(jié)點(diǎn)必須按照一定的路徑通過中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送給目的節(jié)點(diǎn)，那么在數(shù)據(jù)傳輸之前就要為數(shù)據(jù)的傳輸在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間尋找一條可用的路徑，這個過程就是路由。從功能上講，路由協(xié)議是通信網(wǎng)絡(luò)中的一套將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)從源節(jié)點(diǎn)引到目的節(jié)點(diǎn)的機(jī)制，其主要設(shè)計目標(biāo)是：滿足應(yīng)用需求的同時盡量降低網(wǎng)絡(luò)開銷，取得資源利用的整體有效性，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)吞吐量。其中應(yīng)用需求一般包括延時、延時抖動、丟包率等諸多因素。而網(wǎng)絡(luò)容量可以看作一個函數(shù)，該函數(shù)與網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點(diǎn)的可以資源、網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)、節(jié)點(diǎn)密度、端到端通信的頻率和拓?fù)渥兓念l繁程度等因素有關(guān)。設(shè)計AdHoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議通常需要注意以下幾點(diǎn)：AdHoc網(wǎng)絡(luò)中由于節(jié)點(diǎn)所帶有的收發(fā)裝置的不同或周圍環(huán)境對無線信道的影響，節(jié)點(diǎn)間的無線信道可能存在單向信道。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議中沒有考慮這個問題或者必須以雙向鏈路作為工作的前提，由此獲得的路由信息不一定能準(zhǔn)確反映自組網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；無線信道的廣播特性使得常規(guī)路由在網(wǎng)絡(luò)選路過程中產(chǎn)生許多冗余鏈路。由于自組網(wǎng)中的一個節(jié)點(diǎn)的傳輸范圍通常能覆蓋周圍幾個節(jié)點(diǎn)，有線環(huán)境下的常規(guī)路由協(xié)議會在各個節(jié)點(diǎn)之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時產(chǎn)生過多的冗余鏈路；路由協(xié)議在選路過程中，需要路由器頻繁發(fā)送路由更新消息，而路由器之間是通過交換路由信息進(jìn)行鄰節(jié)點(diǎn)檢測的，這將消耗大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，對有限的無線信道帶寬帶來更多的壓力；常規(guī)路由協(xié)議周期性的路由更新報文會消耗節(jié)點(diǎn)大量的設(shè)備能源。自組網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)每次發(fā)送分組都會消耗設(shè)備的能源，接受分組相對發(fā)送分組消耗的能源要少，但是由于需要經(jīng)常接收分組，使得節(jié)點(diǎn)設(shè)備很難進(jìn)入“休眠”節(jié)能狀態(tài)。此外，某些常規(guī)路由協(xié)議需要的復(fù)雜計算使得ＣＰＵ始終處于很高的負(fù)載下，這也消耗了大量的能源，并將對有限的節(jié)點(diǎn)能源帶來更多的壓力，減少節(jié)點(diǎn)的壽命。AdHoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議主要包括路徑產(chǎn)生、路徑選擇、和路由維護(hù)三項核心功能。其中路徑產(chǎn)生是指根據(jù)集中式或分布式的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息和用戶業(yè)務(wù)需求生成路徑，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息和用戶業(yè)務(wù)狀態(tài)信息的收集與分發(fā)是該過程的主要內(nèi)容；路徑選擇是指根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息和用戶業(yè)務(wù)狀態(tài)信息選擇最適當(dāng)?shù)穆窂?，在AdHoc網(wǎng)絡(luò)中，路徑產(chǎn)生和路徑維護(hù)通常合在一起稱為路由發(fā)現(xiàn)；路由維護(hù)是指對所選路由進(jìn)行維護(hù)。綜合上述分析，AdHoc網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計需要綜合考慮用戶業(yè)務(wù)需求、網(wǎng)絡(luò)能力、網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和運(yùn)行環(huán)境、路由協(xié)議基本功能等諸多因素，因此一個好的路由協(xié)議對AdHoc網(wǎng)絡(luò)來說是至關(guān)重要的。１.２.２AdHoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的分類目前，AdHoc網(wǎng)絡(luò)工作組已提出了許多協(xié)議草案，如DSR、AODV、DSDV、TORA等。這些路由協(xié)議可以從不同的角度進(jìn)行分類。常見的幾種分類方式為：根據(jù)發(fā)現(xiàn)路由的驅(qū)動方式分類。按照路由發(fā)現(xiàn)策略的角度，可分為表驅(qū)動路由協(xié)議和按需驅(qū)動路由協(xié)議兩種。表驅(qū)動路由協(xié)議采用周期性的路由分組廣播來交換路由信息。按需驅(qū)動路由協(xié)議是根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)分組的需要按需進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)，簡歷傳輸路徑，從而實(shí)現(xiàn)信息傳送。表驅(qū)動路由協(xié)議（TableDrivenProtocols），又被稱為主動式（或先驗(yàn)式）路由協(xié)議，是一種基于表格的路由協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)通過周期性地交互路由信息、得到所有其它主機(jī)的路由，而不管需不需要該路由。進(jìn)行通信節(jié)點(diǎn)必須維護(hù)去往全網(wǎng)所有節(jié)點(diǎn)的路由，每個節(jié)點(diǎn)維護(hù)一張或多張路由表，這些路由表包含到達(dá)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的路由信息。當(dāng)堅持到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)送變化時，節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送更新消息。收到更新消息的節(jié)點(diǎn)更新自己的表格，以維護(hù)一致、及時、準(zhǔn)確的路由信息。表驅(qū)動路由協(xié)議不斷的檢測網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜玩溌焚|(zhì)量的變化，根據(jù)變化更新路由表，所有路由表可以準(zhǔn)確反映網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。源節(jié)點(diǎn)一旦要發(fā)送報文，可以立即取得到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由。表驅(qū)動路由的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)報文組時，只要去往目的節(jié)點(diǎn)的路由存在，所需的延時就很小，但是它需要花費(fèi)較大的開銷來盡可能使得路由更新能夠緊隨當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化；但當(dāng)快速動態(tài)變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)快速變化時，會導(dǎo)致路由更新變成過時信息，路由協(xié)議始終處于不收斂狀態(tài)。典型的先驗(yàn)式路由協(xié)議有ＤＳＤＶ、OLSR、等按需驅(qū)動路由協(xié)議，又稱為反應(yīng)式路由，是一種當(dāng)需要時才查找路由的路由選擇方式。節(jié)點(diǎn)并不保存及時準(zhǔn)確的路由信息。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送報文時，源節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起路由查找過程，找到相應(yīng)的路由后，才開始發(fā)送報文，為了提高效率，節(jié)點(diǎn)可以將找到的路由保存在緩存中供后續(xù)發(fā)送使用。它的優(yōu)點(diǎn)是不需要周期性地廣播路由信息，節(jié)省了一定的網(wǎng)絡(luò)資源；缺點(diǎn)是發(fā)送數(shù)據(jù)分組時，如果沒有去往目的節(jié)點(diǎn)的路由，數(shù)據(jù)分組需要等待因路由