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移动Adhoc网络的特点及应用

1Adhoc网络的定义
Adhoc网是一种多跳的、无中心的、自组织无线网络，又称为多跳网
（Multi-hopNetwork）、无基础设施网（InfrastructurelessNetwork）或自组织网
（Self-organizingNetwork）。整个网络没有固定的基础设施，每个节点都是移动
的，并且都能以任意方式动态地保持与其它节点的联系。在这种网络中，由于终
端无线覆盖取值范围的有限性，两个无法直接进行通信的用户终端可以借助其它
节点进行分组转发。每一个节点同时是一个路由器，它们能完成发现以及维持到

其它节点路由的功能。
Adhoc网络凭借其基于IP的分组交换技术，可以提供高速率（现有的移
动蜂窝网的传输速率不超过2Mbit/s，而Adhoc网络在2～6GHz频段上可提供
2～50Mbit/s的数据速率）的数据业务和多媒体业务，从而成为第三代全球移动
通信系统的一个重要补充；另一方面，Adhoc网络也可以作为Internet网络的无
线延伸。

2Adhoc网络的特点
Adhoc网络的主要特征有以下几点：
1)最小化的基础设施支持。
2)自组织和自管理。既然网络基础结构是不具可用性的，这些节点必须通
过自己组织和维护网络（要求有自主的分布式控制）。节点能侦测到其

它节点的存在，并和它们一起加入网络。
3)大部分甚至所有节点都在移动，导致网络拓扑动态变化。当节点移动时，
网络拓扑变化，新的节点加入，一些节点离开，或者是一些路由中断。

经常出现频繁的、临时的、突发性的网络连接损失。
4)无线链路。既然大多数节点是移动的，那就意味着只能是无线通信方式。
5)节点既是一个主机，又是一个路由器。一个节点可能想连接到超出单跳
距离外的另一个节点，那么对每一个节点而言，路由功能是必需的，因

为网络没有下部结构支持，节点不必是同一类型（可以是电话、PDA、
膝上型电脑、传感器等）。
6)多跳性。既然每一个节点能为其它节点发送通信量，多跳性是可能的。
在Adhoc网络里多跳是所希望的能力，因为在单跳Adhoc网络里空间
不会按比例增大，也就限制了节点之间的通信。
7)能量受限。既然节点能移动，它们就不能依靠线路供能，而只能靠电池
提供动力。
8)异质性。每个节点可以有不同的性能。为了能连接基于下部结构的网络
（形成一个混合网络），一些节点能和不止一种类型的网络通信。
9)有限的安全性。Adhoc网络由于采用的是无线传播方式，因而会比有线
网络更易受到敌方的干扰、窃听和攻击。

3Adhoc网络的拓扑结构
Adhoc网络的拓扑结构可划分为两种形式：平面结构（FlatArchitecture）
和分层结构（HierarchicalArchitecture）。
3.1平面结构
3.1.1结构描述
Adhoc网络的平面结构如图1所示。

图1
平面结构的网络是全分布式的结构，源节点和目的节点之间一般存在多条路
径，可实现负载平衡，也可为不同的业务类型选择适当的路径，网络中的所有节
点都是对等的，所有的节点由单个的全向电台组成，在网络中共享同一个随机接

入无线信道。平面结构中各节点的覆盖取值范围较小，信号被侦听/截获的概率
较小，因此这种网络具有一定的安全性和健壮性（Robust）。
然而，平面结构的扩展性却很差。理论分析显示，即使网络的结构已经是最
优的设计，每个节点的吞吐量仍是随着网络中节点数的增大而急剧下降，甚至到
零。
另外，从协议的角度来考虑，路由协议也影响了网络的容量。现在的许多协
议都是基于平面结构来设计的，研究已经证明，当网络的规模很小时（在大多数

情况下，节点数不超过100个），路由协议是很有效的。然而，在很多场合（例
如，战场和灾区）需要大规模的网络，这时，再采用平面结构的路由协议，性能

就要下降。具体原因主要有以下3个方面。
（1）大规模的网络中，从源节点到目的节点的路径变得很长。例如，在战
场上，每个电台的传播取值范围是受限的，而战场上的节点数却有几百个，从源

节点到目的节点的平均跳数将会超过10个，任何一条链路（Link）的破坏就会
引起整条路径（Path）的失败。即使没有路径的失败，由于时延很大，在一些对
时间要求严格的场合，这种时延是不能接受的。
（2）路由引起的链路负载变得很大。平面网络的路由协议可以分成两部分：
先应式路由（Proactive）（又称为表驱动路由（Table-driven））和后应式路由
（Reactive）（又称为按需路由（On-demand））。先应式路由协议需要周期地向全
网广播交换路由信息，这会造成很大的信息量，当在移动环境下，为了保持准确
的路由信息，需要对路由表频繁地更新，这也会产生很大的控制负载。在大规模
的通信网中使用按