移动自组网(MANET)

本文概述

• MANET的特点
• MANET的应用

• MANET由许多移动设备组成, 这些移动设备根据需要组合在一起形成一个网络, 而没有任何现有Internet基础结构或任何其他类型的固定站的支持。
• 可以将MANET定义为通过无线链路连接的节点或MS(也用作路由器)的自治系统, 它们的结合形成以任意通信图的形式建模的通信网络。
• 这与支持两个移动节点之间依赖有线骨干网和固定基站的无线通信需求的众所周知的单跳蜂窝网络模型形成对照。
• 在MANET中, 不存在这样的基础结构, 并且网络拓扑可能会以不可预测的方式动态更改, 因为节点可以自由移动, 并且每个节点的发送功率都受到限制, 从而仅在相邻范围内限制对该节点的访问。
• MANET基本上是点对点, 多跳无线网络, 其中信息包通过中间节点以存储方式从源到任意目的地的存储和转发方式传输, 如下图所示：

• 随着节点的移动, 连接性可能会基于其他节点的相对位置而变化。在本地级别已知的网络拓扑结果更改必须传递给其他节点, 以便可以更新旧的拓扑信息。
• 例如, 当图中的MS2将其连接点从MS3更改为MS4时, 作为网络一部分的其他节点应使用此新路由将数据包转发到MS2。在图中, 我们假设不可能使所有节点都位于彼此的无线电范围内。如果所有节点都在彼此的无线电范围内关闭, 则无需解决路由问题。
• 在图中提出了另一个问题, 对称和非对称(双向)和非对称(单向)链接。考虑具有关联无线电范围的对称链路；例如, 如果MS1在MS3的无线电范围内, 则MS3也在MS1的无线电范围内。通信链接是对称的。由于发射功率水平和地形的差异, 该假设并不总是有效的。非对称网络中的路由是相对艰巨的任务。在某些情况下, 可能会找到排除非对称链接的路由, 因为查找返回路径很麻烦。效率问题是MANET中遇到的几个挑战之一。
• 另一个问题是改变不同节点的移动性模式。其他一些节点移动性很高, 而其他一些节点则基本上是固定的。很难预测节点的运动和运动方向, 并且已经进行了许多研究, 使用不同的模拟器来评估其性能。

MANET的特点

自组织网络的一些特征如下：

• 动态拓扑：节点可以任意移动；因此, 网络拓扑可能会随机且不可预测地更改, 并且主要由双向链接组成。在两个节点的传输功率不同的某些情况下, 可能会存在单向链路。
• 带宽受限和可变容量的链路：无线链路的容量仍然大大低于基础设施网络。
• 能量受限的操作：MANET中的某些或所有MS可能依靠电池或其他可耗尽的方式来获取能量。对于这些节点或设备, 最重要的系统设计优化标准可能是节能。
• 有限的物理安全性：MANET通常比有线网络更容易受到物理安全性威胁。应该仔细考虑增加的窃听, 欺骗和拒绝服务(DoS)攻击的可能性。为了减少安全威胁, 无线网络中经常应用许多现有的链路安全技术。

MANET的应用

ad hoc网络的某些特定应用包括涉及合作移动数据交换的工业和商业应用。在移动无线通信网络中, 对健壮的, 符合IP的数据服务存在许多现有和未来的军事联网要求, 其中许多网络都由高度动态的自治拓扑段组成。移动自组织网络的高级功能, 包括与多媒体应用程序的全球漫游功能兼容的数据速率, 以及与其他网络结构的协调, 都可以实现新的应用程序。

• 国防应用程序：许多国防应用程序需要即时通信设置, 而ad hoc /传感器网络是用于战场管理的极佳选择。
• 危机管理应用程序：例如, 由于自然灾害导致整个通信基础设施混乱, 这些应用程序就产生了。快速恢复通信至关重要。
• 远程医疗：协助偏远地区交通事故受害者的护理人员必须访问医疗记录(例如X射线), 并且可能需要外科医生的视频会议协助以进行紧急干预。实际上, 护理人员可能需要立即将事故现场的受害人的X射线和其他诊断检查信息传回医院。
• 远程地理处理应用程序：GPS, GIS(地理信息系统)和大容量无线移动系统的结合, 实现了一种称为远程地理处理的新型应用程序。
• 虚拟导航：远程数据库包含建筑物, 街道和大都市的物理特征的图形表示。他们还可以”虚拟地”看到建筑物的内部布局, 包括紧急救援计划, 或找到可能的兴趣点。
• 通过互联网进行的教育：由于在经济上不可行, 因此无法向这些地区的所有用户提供昂贵的最后一英里有线互联网访问, 因此可以在互联网或偏远地区获得教育机会。
• 车载区域网：这是自组织网络在提供紧急服务和其他信息方面不断发展且非常有用的应用。这在城市和农村都同样有效。在给定情况下有益的基本数据和必要的交换数据。