Adhoc技術(shù)在未來無線通信中的應(yīng)用分析研究 通信工程專業(yè)

Adhoc技術(shù)在未來無線通信中的應(yīng)用

摘要討論了Adhoc技術(shù)在未來無線通信中的組網(wǎng)。在未來的移動(dòng)接入網(wǎng)中，Adhoc可以獨(dú)立組網(wǎng)也可以與其他網(wǎng)絡(luò)整合組網(wǎng)。大規(guī)模的獨(dú)立Adhoc網(wǎng)由于其面臨安全、成本、傳輸性能等問題，不具有商業(yè)價(jià)值；小規(guī)模的Adhoc網(wǎng)可以作為接入網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)整合組網(wǎng)。提出了兩種較為可行的整合方案，將小規(guī)模的Adhoc網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)關(guān)與Internet和蜂窩網(wǎng)絡(luò)整合，充分利用了Adhoc網(wǎng)簡(jiǎn)單靈活等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)也對(duì)整合網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀和所面臨的問題進(jìn)行了總結(jié)。

Adhoc技術(shù)研究開始于20世紀(jì)70年代。美國(guó)DARPA出于軍事需要開始研究分組無線網(wǎng)（PRNET：PacketRadioNetwork）在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下數(shù)據(jù)通信中的應(yīng)用。與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)不同的是，Adhoc網(wǎng)絡(luò)既不需要固定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也沒有專用的固定的基站或路由器作為網(wǎng)絡(luò)的管理中心。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有路由器功能，能夠發(fā)現(xiàn)和維護(hù)到其他節(jié)點(diǎn)的路由，并向鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)射和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組。由于其組網(wǎng)簡(jiǎn)單靈活、成本低以及生存能力強(qiáng)等特點(diǎn)，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，由最先的軍用擴(kuò)大到地震、火災(zāi)等緊急通信場(chǎng)合。目前，作為B3G系統(tǒng)的重要特點(diǎn)之一，Adhoc技術(shù)正在逐漸成為研究的熱點(diǎn)。

文章對(duì)Adhoc技術(shù)在未來無線通信中應(yīng)用可能會(huì)采取的組網(wǎng)方式進(jìn)行了研究，分析了各種方式的優(yōu)缺點(diǎn)。

一、Adhoc獨(dú)立組網(wǎng)

獨(dú)立組網(wǎng)意味著同一網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)彼此通信，而不與任何有基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)相連。獨(dú)立的Adhoc網(wǎng)分為兩種類型：大型Adhoc獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)和小型Adhoc獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)。

1.大規(guī)模獨(dú)立Adhoc網(wǎng)絡(luò)

大規(guī)模的獨(dú)立Adhoc網(wǎng)絡(luò)包括成百上千個(gè)節(jié)點(diǎn)。有研究者曾建議應(yīng)用大規(guī)模的Adhoc網(wǎng)絡(luò)形成無線城域網(wǎng)，甚至廣域網(wǎng)，替代現(xiàn)有的有線通信網(wǎng)絡(luò)。目前看來，這種想法不太切合實(shí)際的情況，缺乏潛在的商業(yè)價(jià)值，僅可以作為一種方案用來進(jìn)行科學(xué)研究。因?yàn)锳dhoc適用于在某些特定的場(chǎng)合用非常少的數(shù)據(jù)傳輸非常重要的信息，例如在戰(zhàn)場(chǎng)傳達(dá)命令和在高速公路上通知其他車輛關(guān)于交通堵塞的情況等。大規(guī)模的Adhoc網(wǎng)絡(luò)不適合傳輸大量的信息，因?yàn)榇笠?guī)模的Adhoc網(wǎng)絡(luò)會(huì)產(chǎn)生高風(fēng)險(xiǎn)、高成本、低效率等問題。

（1）安全問題

無線信道暴露在外部環(huán)境中，很容易被竊聽和干擾，受到主動(dòng)入侵、偽造身份以及拒絕服務(wù)等攻擊。另外，無中心無組織的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也很容易受到攻擊。由于沒有任何集中控制的基礎(chǔ)設(shè)施，要想采用密鑰分發(fā)中心或信任證書權(quán)威機(jī)構(gòu)提供密鑰和數(shù)字證書幫助結(jié)點(diǎn)相互認(rèn)證是非常困難的。

在安全路由領(lǐng)域，未來研究中最重要的是跟蹤和消除行為失效節(jié)點(diǎn)。跟蹤和消除這些現(xiàn)有路由的一部分失效節(jié)點(diǎn)可以預(yù)防網(wǎng)絡(luò)隔離問題。這些問題在無線Adhoc這種沒有中心控制職能的網(wǎng)絡(luò)中非常重要。因?yàn)樵跓o線Adhoc網(wǎng)中個(gè)體節(jié)點(diǎn)作為路由器，在它們的無線覆蓋范圍內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)信息包。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)受損或失效，經(jīng)過這個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由就會(huì)受到威脅，這樣就需要一種機(jī)制來挽救節(jié)點(diǎn)失效或崩潰時(shí)的路由。無線Adhoc網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)是移動(dòng)的，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)是一些失效路由的組成部分，就會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)隔離：網(wǎng)絡(luò)的一部分不能與另一部分通信。在大規(guī)模的Adhoc網(wǎng)中很難找到一種完善的安全機(jī)制滿足上述條件。

（2）過高的路由成本

隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，信令的成本會(huì)急劇增加。在IETF的路由協(xié)議草案，如AODV、DSR等被動(dòng)路由協(xié)議中，源節(jié)點(diǎn)需要洪泛路由請(qǐng)求來尋找到目的節(jié)點(diǎn)的路由，在大規(guī)模的Adhoc網(wǎng)絡(luò)中，這種洪泛路由請(qǐng)求過程會(huì)消耗大量的網(wǎng)絡(luò)資源。

（3）傳輸性能的變化

除了安全和路由問題之外，Adhoc網(wǎng)絡(luò)在時(shí)延和吞吐量等傳輸性能方面的指標(biāo)也會(huì)隨著跳數(shù)的增加而急劇下降。

2.小規(guī)模的Adhoc獨(dú)立組網(wǎng)

與大規(guī)模的Adhoc單獨(dú)組網(wǎng)相比，小規(guī)模的Adhoc單獨(dú)組網(wǎng)具有較大的商業(yè)價(jià)值，其應(yīng)用環(huán)境包括家庭、商務(wù)會(huì)議區(qū)以及醫(yī)院等。例如家庭環(huán)境中，Adhoc可為用戶建立無線家庭網(wǎng)絡(luò)，可以把所有的家電用網(wǎng)絡(luò)連接起來，比如把電腦、音響、廚房用具、保安系統(tǒng)等連在一起，從而更方便交流，還可實(shí)現(xiàn)資源共享。不斷涌現(xiàn)的無線局域網(wǎng)技術(shù)像802.11、藍(lán)牙等也給Adhoc的發(fā)展提供動(dòng)力。

在實(shí)際應(yīng)用中，Adhoc網(wǎng)絡(luò)除了可以單獨(dú)組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)局部的通信外，它也可以作為末端子網(wǎng)通過接入點(diǎn)接入其他的固定或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，與Adhoc網(wǎng)絡(luò)以外的主機(jī)進(jìn)行通信。因此，Adhoc網(wǎng)絡(luò)也可以作為各種通信網(wǎng)絡(luò)的無線接入手段，這就是下面要談的整合的Adhoc網(wǎng)絡(luò)。

二、整合的Adhoc網(wǎng)絡(luò)

1.Adhoc網(wǎng)絡(luò)與Internet整合

（1）Adhoc與Internet整合的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

圖1是使用三種網(wǎng)關(guān)把Adhoc網(wǎng)絡(luò)與Internet相整合的場(chǎng)景。無線Adhoc網(wǎng)關(guān)（WA-GW：WirelessAdhocGateway）以及移動(dòng)Adhoc網(wǎng)關(guān)（MA-GW：MobileAdhocGateway）、移動(dòng)熱點(diǎn)網(wǎng)關(guān)（MH-GW：MobileHotspotGateway）被用來整合小規(guī)模的Adhoc網(wǎng)絡(luò)與基于IP的寬帶接入網(wǎng)。從圖中可以看出，Adhoc移動(dòng)終端通過網(wǎng)關(guān)與AP相連，再通過AP接入Internet。

為什么Adhoc移動(dòng)終端不能夠直接連接AP呢?首先，在Adhoc網(wǎng)絡(luò)中使用的空中接口與接入網(wǎng)的空中接口不同；其次，一個(gè)Adhoc網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)終端有可能在AP的覆蓋范圍之外；再者，Adhoc網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)終端沒有有效的IP地址來接入全球的Internet。因此，Adhoc網(wǎng)關(guān)對(duì)于Adhoc終端接入Internet是必要的。由于Adhoc網(wǎng)絡(luò)中的終端在通信過程中會(huì)移動(dòng)，能夠使數(shù)據(jù)包從終端傳送到網(wǎng)關(guān)的動(dòng)態(tài)路由協(xié)議就很有必要。IETF中的幾個(gè)協(xié)議草案像DSR、AODV等路由協(xié)議就會(huì)被應(yīng)用。但是這些協(xié)議都是針對(duì)純Adhoc網(wǎng)絡(luò)的，所以有必要把這些協(xié)議同有基礎(chǔ)設(shè)施的移動(dòng)IP路由協(xié)議相結(jié)合。Adhoc網(wǎng)關(guān)能夠?qū)?shù)據(jù)包在不同的域之間進(jìn)行路由。接入網(wǎng)由網(wǎng)關(guān)、交換機(jī)及接入點(diǎn)組成。網(wǎng)關(guān)連接到Internet，根據(jù)覆蓋范圍的不同，有一個(gè)或者多個(gè)交換機(jī)連到網(wǎng)關(guān)。每個(gè)交換機(jī)都連了一定數(shù)量的AP，網(wǎng)絡(luò)是可升級(jí)的，能夠獲得任何規(guī)模的無線覆蓋。隨著覆蓋規(guī)模的增大，比如要覆蓋整個(gè)城市，可以通過增加網(wǎng)關(guān)的數(shù)目來實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)關(guān)可以通過分級(jí)的方法來實(shí)現(xiàn)宏移動(dòng)支持。在接入網(wǎng)的第二層，包交換同第三層的IP路由相融合，實(shí)現(xiàn)對(duì)快速高效的移動(dòng)性的支持。移動(dòng)終端在同一個(gè)接入網(wǎng)內(nèi)由交換機(jī)和網(wǎng)關(guān)的二層路由表進(jìn)行處理。這種情況下，IP層沒有意識(shí)到移動(dòng)終端的移動(dòng)。如果移動(dòng)終端從一個(gè)接入網(wǎng)切換到另外一個(gè)接入網(wǎng)，終端的移動(dòng)就由IP層的路由協(xié)議來處理。通過對(duì)二層路由表的分級(jí)更新，帶有高效微移動(dòng)支持的接入網(wǎng)實(shí)現(xiàn)IP服務(wù)的無縫覆蓋。根據(jù)應(yīng)用的場(chǎng)合不同，Adhoc網(wǎng)關(guān)分為三種：WA-GW網(wǎng)關(guān)由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供，為公眾提供服務(wù)，可以固定在公共場(chǎng)所；MA-GW是一種是可移動(dòng)的網(wǎng)關(guān)，可以集成在終端上，用戶可以通過它隨時(shí)連接到AP，其靈活性大大增加，但是由于其移動(dòng)性，所以不像WA-GW那么穩(wěn)定；MH-GW是由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商來提供的一種較為靈活的網(wǎng)關(guān)，其移動(dòng)性介于前兩者之間，它對(duì)接入網(wǎng)來講是移動(dòng)的，對(duì)Adhoc網(wǎng)來說是固定的，有點(diǎn)類似于移動(dòng)通信中為解決熱點(diǎn)地區(qū)覆蓋使用的車載基站。

除了能夠向Adhoc網(wǎng)絡(luò)提供擴(kuò)展的多媒體服務(wù)之外，WA-GW和MH-GW還能夠提供本地內(nèi)容服務(wù)。運(yùn)營(yíng)商可以通過向用戶提供Internet服務(wù)、本地內(nèi)容和AAA認(rèn)證等服務(wù)來向用戶收取相關(guān)的費(fèi)用。

圖1

Adhoc與Internet整合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

（2）Adhoc與Internet整合后的運(yùn)行模式

圖1中網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行過程可以描述如下：Adhoc終端在接入Internet之前首先找到Adhoc網(wǎng)關(guān)，Adhoc網(wǎng)關(guān)周期性地向周圍發(fā)送廣播包來廣播自己的存在。如果Adhoc終端距離網(wǎng)關(guān)只有一跳的距離，那么終端就通過接收廣播信息來找到Adhoc網(wǎng)關(guān)；如果距離超過一跳，終端會(huì)向周圍節(jié)點(diǎn)發(fā)送“網(wǎng)關(guān)尋找”的控制包，其中包含有本終端的歸屬IP地址和MAC地址，然后Adhoc移動(dòng)終端會(huì)收到來自一個(gè)或者幾個(gè)Adhoc網(wǎng)關(guān)的應(yīng)答。Adhoc移動(dòng)終端會(huì)選取跳數(shù)最少的作為其網(wǎng)關(guān)接入Internet。終端產(chǎn)生的IP數(shù)據(jù)包被封裝成Adhoc數(shù)據(jù)包發(fā)送到Adhoc網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)去除Adhoc的包頭，然后將包路由到接入網(wǎng)中。

2.Adhoc與蜂窩系統(tǒng)相整合

為解決蜂窩通信系統(tǒng)與無線局域網(wǎng)整合應(yīng)用范圍不廣的問題，在蜂窩通信系統(tǒng)中引入無線自組網(wǎng)成為目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。圖2中，Adhoc網(wǎng)絡(luò)通過MA-GW和MH-GW與蜂窩系統(tǒng)混合組網(wǎng)。

圖2

Adhoc網(wǎng)絡(luò)與蜂窩系統(tǒng)混合組網(wǎng)

（1）蜂窩系統(tǒng)與Adhoc網(wǎng)絡(luò)整合的必要性

首先，能夠?qū)Ψ涓C系統(tǒng)中的盲區(qū)起到覆蓋作用。在一些基站覆蓋不到或者信號(hào)很弱的地區(qū)，通過其他處于基站與移動(dòng)臺(tái)終端中間的中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，將有效提高信號(hào)的覆蓋。

其次，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載起到均衡作用。蜂窩系統(tǒng)中，各蜂窩小區(qū)話務(wù)量不平衡且動(dòng)態(tài)變化，引入自組網(wǎng)的動(dòng)態(tài)中繼，將一個(gè)小區(qū)的流量分流到周邊小區(qū)，有效地緩解了由于容量飽和而造成的呼叫阻塞和切斷鏈。

再次，對(duì)于距離比較近的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，可以通過自組網(wǎng)直接通信，不占用蜂窩網(wǎng)的資源，減少蜂窩系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，提高系統(tǒng)的總?cè)萘俊?/p>

最后，提高移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接入蜂窩系統(tǒng)的速率。在多跳多速率的網(wǎng)絡(luò)中，采用多跳高速率的路由代替一跳低速率的路由，只要能夠有效地減少信道的占用時(shí)間，就能提高系統(tǒng)總的吞吐量。GPRS每時(shí)隙可提供的傳輸速率為CS21（9.05kbit/s）、CS22（13.4kbit/s）、CS23（15.6kbit/s）及CS24（21.4kbit/s），其中CS23、CS24只有在距離基站較近且信號(hào)較好的地區(qū)才能夠使用，目前普遍采用的是CS21和CS22信道編碼方案。CDMA1X網(wǎng)絡(luò)的情況與GPRS類似，提供38.4～2457.6kbit/s的各種數(shù)據(jù)速率，但達(dá)不到較高的接入速率。因此，蜂窩系統(tǒng)中引入自組網(wǎng)方式使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)都能采用較高的接入速率，將提高整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量。

（2）Adhoc與蜂窩系統(tǒng)整合的研究現(xiàn)狀

無線Adhoc與蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)整合方面，目前國(guó)外的一些研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)開展了一定研究工作，其中主要包括：ODMA（OpportunityDrivenMultipleAccess）、A-GSM、SOPRANO（Self-OrganizingPacketRadioAdhocNetworkswithOverlay）、iCAR（IntegratedCellularandAdhocRelayingSystems）等以下分別給予說明：

●ODMA可以被看作是當(dāng)前的UMTSTDD模式的擴(kuò)展。ODMA系統(tǒng)有兩種通信模式：多跳轉(zhuǎn)發(fā)模式和直通模式，兩種通信模式使用相同的無線資源。各個(gè)小區(qū)的覆蓋區(qū)域都劃分為高速率覆蓋區(qū)、低速率覆蓋區(qū)和無覆蓋區(qū)。系統(tǒng)中的用戶同時(shí)具備與基站進(jìn)行基本通信的能力和為其他用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的能力。通過其他用戶的多跳轉(zhuǎn)發(fā)，低速率區(qū)域的用戶可以獲得蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供的高比特率業(yè)務(wù)，從而通過多跳轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)高速率業(yè)務(wù)的覆蓋擴(kuò)展。

●A-GSM在盡可能減少對(duì)現(xiàn)有GSM系統(tǒng)的改動(dòng)的基礎(chǔ)上，使移動(dòng)臺(tái)具有中繼功能，由此來增強(qiáng)GSM網(wǎng)絡(luò)的覆蓋。即在保持原有GSM基站子系統(tǒng)（基站和基站控制器）、MSC和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫（HLR、VLR、EIR、AC）基本不變的情況下，引入集成雙模終端（IntegratedDualModeTerminals），該終端具有兩種空中接口：GSM空中接口和無線多跳（或者Adhoc）空中接口。得到的結(jié)論是：引入A-GSM后，系統(tǒng)吞吐量性能得到了很大程度的改善，移動(dòng)終端個(gè)數(shù)越多，A-GSM系統(tǒng)吞吐性能越好，改善越多。

●SOPRANO在CDMA蜂窩系統(tǒng)中增加無線路由器。在僅使用功率控制技術(shù)和經(jīng)典技術(shù)的情況下，會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)吞吐量的下降；但是，路由器的增加大大降低了功率總和，利用容量增強(qiáng)新技術(shù)（例如：MIMO、空時(shí)編碼、多用戶檢測(cè)、智能天線）可以將這種功率降低轉(zhuǎn)化為容量上升，因而改善了系統(tǒng)的總體性能。

●Sphinx在蜂窩網(wǎng)模型中引入對(duì)等（P2P：peer-to-peer）網(wǎng)絡(luò)模型（自組織網(wǎng)），支持節(jié)點(diǎn)通過多跳轉(zhuǎn)發(fā)來進(jìn)行通信。得出的結(jié)論是：混合網(wǎng)絡(luò)模型在吞吐量和功耗方面優(yōu)于傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)模型，在資源公平分配方面以及對(duì)移動(dòng)性與業(yè)務(wù)位置變化的適應(yīng)性方面優(yōu)于P2P網(wǎng)絡(luò)模型。

iCAR在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置一定數(shù)量的Adhoc中繼站（ARS）。當(dāng)某小區(qū)出現(xiàn)業(yè)務(wù)擁塞時(shí)，利用這些ARS，可以向業(yè)務(wù)沒有擁塞的鄰近小區(qū)轉(zhuǎn)移業(yè)務(wù)。這樣可以控制或避免呼叫擁塞、掉話等。其結(jié)論是：在蜂窩系統(tǒng)中引入Adhoc中繼站可以有效地降低呼叫阻塞概率，提高系統(tǒng)的吞吐。

通過對(duì)現(xiàn)有研究的分析，引入Adhoc技術(shù)的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)特征主要體現(xiàn)在：用戶終端不僅要支持與基站的通信方式，還必須支持P2P直接通信的方式并進(jìn)行組網(wǎng)。實(shí)現(xiàn)這一要求的方法可以歸納為兩種：增強(qiáng)用戶終端的功能（SMT：SuperMobileTerminal）和設(shè)置專用中繼節(jié)點(diǎn)（DRN：DedicatedRelayNode）。SMT方式的用戶終端功能增強(qiáng)是相對(duì)終端的現(xiàn)有功能而言。其方法主要有：①在網(wǎng)絡(luò)中增加新的無線資源，使用戶終端支持多種空中接口，從而具備中繼轉(zhuǎn)發(fā)能力；②在現(xiàn)有的無線資源環(huán)境下，通過改造終端使其具有中繼轉(zhuǎn)發(fā)能力。DRN方式是指由移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商設(shè)置一些移動(dòng)或固定的專用中繼節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)為附近的用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，以支持終端間的自組織通信方式。

（3）Adhoc與蜂窩系統(tǒng)整合研究面臨的問題●網(wǎng)絡(luò)容量分析

雖然多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)是移動(dòng)通信領(lǐng)域中的熱點(diǎn)問題，有許多學(xué)者正在對(duì)其進(jìn)行研究，但是對(duì)于引入自組織方式后是否能帶來容量上的好處還尚有爭(zhēng)議，沒有達(dá)成共識(shí)。定性地來看，引入自組織方式后多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)具有三點(diǎn)性能優(yōu)勢(shì)：首先，通過多跳轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制降低了發(fā)射功率，使得信道空間復(fù)用性提高；其次，采用自組織方式建立局部業(yè)務(wù)，減輕了基站的瓶頸效應(yīng)；第三，通過轉(zhuǎn)移熱點(diǎn)小區(qū)的流量，實(shí)現(xiàn)資源的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，提高了資源利用率。以上這些優(yōu)勢(shì)都有益于系統(tǒng)容量的提高。但是另一方面，多跳轉(zhuǎn)發(fā)增加了總體的發(fā)送次數(shù)，不利于系統(tǒng)容量的提高。因此，綜合正反兩方面因素不容易直觀地?cái)喽ㄒ胱越M織方式后容量是否會(huì)提高，必須開展定量分析。

目前，對(duì)這一問題進(jìn)行研究的有Sphinx項(xiàng)目和SOPRANO項(xiàng)目等。Sphinx項(xiàng)目在ns-2平臺(tái)上對(duì)他們提出的混合網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明該混合網(wǎng)絡(luò)模型在吞吐量和功耗方面優(yōu)于傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)模型。SOPRANO項(xiàng)目分析了同步的CDMA混合網(wǎng)絡(luò)的容量，其結(jié)論是：在CDMA蜂窩系統(tǒng)中增加無線路由器，僅使用功率控制技術(shù)和經(jīng)典技術(shù)，不一定能夠使網(wǎng)絡(luò)吞吐量上升；但是，路由器的增加大大降低了發(fā)送功率總和，利用MIMO、智能天線、多用戶檢測(cè)等容量增強(qiáng)技術(shù)可以將功率上的降低轉(zhuǎn)化為容量上的提高。但是，該結(jié)論是在一些約束條件下獲得的，且沒有考慮局部業(yè)務(wù)使用局域子網(wǎng)通信這種情況。

●彌補(bǔ)覆蓋缺陷問題的定量分析

如前所述，引入自組織方式有助于解決蜂窩網(wǎng)絡(luò)的覆蓋缺陷問題。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)這一問題研究的較少，并沒有定量的刻畫和評(píng)估。雖然引入自組織方式會(huì)有效地彌補(bǔ)覆蓋缺陷是顯而易見的，但是究竟能帶來多大的好處，需要做定量的分析，這對(duì)未來的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、成本核算以及整體網(wǎng)絡(luò)性能的評(píng)估是很有益處的。

●通信模式的選擇問題

在引入自組織方式的蜂窩系統(tǒng)中，有3種通信方式：自組織方式（相當(dāng)于構(gòu)建一個(gè)自組織局域子網(wǎng)，簡(jiǎn)稱局域子網(wǎng)）、蜂窩方式（與經(jīng)典的蜂窩方式相同）以及混合方式（經(jīng)過多跳中繼最終接入基站）。因此，當(dāng)這幾種通信方式都能實(shí)現(xiàn)用戶的通信需求時(shí)，就不可回避地要解決通信方式的選擇問題。

通信方式的靈活選擇是一個(gè)重要的問題，也是網(wǎng)絡(luò)智能性和自適應(yīng)性的重要體現(xiàn)。其研究的主要問題包括業(yè)務(wù)初始時(shí)的方式選擇和業(yè)務(wù)過程中的方式轉(zhuǎn)換兩部分。選擇算法的實(shí)質(zhì)就是要在綜合考慮多種相關(guān)因素的基礎(chǔ)上確定出一個(gè)準(zhǔn)則，依據(jù)各種業(yè)務(wù)需求和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息選擇合理的通信方式。然而，由于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)復(fù)雜多變，支持的業(yè)務(wù)種類繁多，通信初始階段和切換階段通信方式的選擇不僅要考慮通信范圍，而且還要綜合考慮當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)資源的利用率、網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡程度、業(yè)務(wù)的QoS要求以及用戶的移動(dòng)特性等各種因素。同時(shí)，如何衡量一種通信方式選擇機(jī)制的優(yōu)劣，確定出有效的優(yōu)化函數(shù)關(guān)系也是一個(gè)研究的難點(diǎn)問題。所以，選定一種既能充分優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能又能滿足業(yè)務(wù)QoS要求的準(zhǔn)則和決策算法是非常重要但卻比較困難的問題。

●混合路由問題

與單純自組織網(wǎng)絡(luò)不同，多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)中可能還包括計(jì)算能力