关于无线Ad Hoc网络移动性的研究

达小卫+邓晓燕

摘要：无线Ad Hoc网络具有灵活的移动性，使其在军事和民用领域广泛的应用。该网络的移动性基于节点间的自由连接和移动，网络节点移动的分类可以分为自主和受控两种，前者是建立模型进行评价，后者是寻找合適的算法。

关键词：节点自主；移动受控；移动评价

中图分类号：TN925 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）07-0130-01

1 无线Ad Hoc网络定义

无线Ad Hoc网络是在计算机网络的基础上让用户终端可以在网内随意移动并保持通信的一种通信网络。无线Ad Hoc网络具有多跳、自治、分布式的特征。因此，整个网络在不具备固定基础设施或者不方便利用现有网络基础设施的情形下，终端之间的可以相互进行移动通信。

2 无线Ad Hoc网络的特点

由于无线Ad Hoc网络中，每个节点兼备路由器和主机两种功能，并且地位平等，不需要任何中心控制点。因此，当通信源节点和目的节点不能直接进行通信时，报文可以通过中间节点同过一次或多次跳转进行转发。这使得该网络具有很强的抗毁性。这是无线Ad Hoc网络区别于其他移动通信网络最重要的特点，并且，这种特点使之具有很强的修复力和抗毁能力。因此它也具有组网灵活性强、支持移动性、易于迅速展开、系统整体抗毁能力强以及系统成本低的特点。

3 无线Ad Hoc网络的移动性

无线Ad Hoc网络移动性是因为它的节点之间能以动态的方式自由连接，并且不需要基站的支持。它的这种灵活的移动特征决定了其能广泛的应用在一些临时、紧急得场所。在这些场所中，往往会有情况变化很快或者网络铺设的地形非常复杂的限制，因此，为保证网络高效、稳定的运行，网络节点移动技术的研究和探讨就非常具有重要性和实用性。

3.1 移动节点的分类

一般而言，根据移动节点的特征，可分成两大类：自主移动和受控移动。

自主移动是节点的自发移动，比如马路上车辆的来往，商场里人们的闲逛和士兵在战地追击敌人等情况，都可以当成是节点的自主移动。根据节点的类型不同，其自主移动的强弱也有所区别，其中，手持节点最弱，车载节点稍强，机载节点最强。

受控移动是指节点按照其他节点或者外界的指令进行移动，节点具有受控移动的能力，比如新型的无线移动传感器和移动机器人等。

3.2 两种移动性节点的异同

自主移动节点和受控移动节点的共同点在于：它们都是网络的移动性的体现。

自主移动节点和受控移动节点的确别也是很明显的。首先，两者的移动目的不同。节点的自主移动会使网络的拓扑结构和性能处于时刻变化的状态，造成网络的不稳定；而节点受控移动的目的是改善网络性能，增强其稳定性。其次，两者移动的时机不同。节点的自主移动是节点自发的移动，随时都有可能发生；而节点的受控移动是受外界驱动指令下的移动，通常发生在需要对网络性能进行修改和调整的情况下。

3.3 两类节点移动性的研究特点

3.3.1 节点自主移动性的研究特点

对节点的自主移动而言，主要是考虑三个方面：时间相关性、空间相关性和地理环境相关性。因此需要建立相应的移动模型加以描述。移动模型有两种，一种是随机移动模型，又称理想移动模型；另一种为真实环境移动模型。这两者各有优劣。就应用广泛应用的程度而言，随机移动模型要略胜一筹。虽然它的分析过程没有考虑地形的限制作用，与节点移动的真实情况存在差异，但随机移动模型的优点在于其原理简单、易实现，且理论分析非常方便。

就分析的准确性而言，真实环境移动模型要优越得多。它比较好的解决了模型与实际环境存在差距这个问题，但缺点在于其实现和分析较为复杂。

评价移动模型主要是看节点的自主移动的模拟分析是否符合实际环境，在多大程度上符合实际环境。一般而言，主要的指标有：简单性、合理性、新颖性和扩展性等参数。

简单性是指是评价模型是否方便实现；合理性是指移动模型中的模拟节点符合实际环境的程度；新颖性是指在评价模型在满足合理性的前提下，能够产生其他移动模型所不能产生的移动场景；扩展性是指通过改变移动模型的参数，模型能够包容更多的移动场景。

3.3.2 节点受控移动性的研究重点

无线Ad Hoc网络在部署和运行过程中，可能会布置在不适宜或不方便的环境中，再加上人工布网的时间长短的干扰，受到这些因素的影响。因此，要求网络的拓扑结构能够自行组织或重建，这对提高网络的联通性和覆盖率而言，有着非常重要意义。

节点受控移动的能有效地解决这个问题。节点受控移动的本质就是通过让部分节点在外界指令的驱使下，按照要求改变自己的原有部署位置，从而构造出一个符合性能要求的新的网络拓扑。

对节点受控移动的研究重点在于，以最小的代价完成网络规划或部署所要求的指标。具体而言，就是找到一个功率分配方案使得所有节点的功率之和最小或在节点移动距离之和最小的代价下，获得网络的联通性等等。这些问题的解决依赖于寻找好的算法。常用的算法有两种：移动部署算法和移动拓扑控制算法。这两种算法既有相似，又有区别。两者相同的地方在于它们都是利用受控节点能按指令驱动的能力。而两者的区别在于它们的针对对象和目的不同。

4 结语

无线Ad hoc网络的灵活和易构的特征突出了体现了该网络的移动性，它的移动性根据节点移动性可分成自主移动和受控移动两大类。两者的区别在于，自主移动是节点自发的移动，每时每刻都可能发生；而受控移动则是节点受到外部指令驱动，目的是改善网络性能。两者的研究重点也不同，自主移动的研究重点在于建立相应的移动模型，评价模型主要是看对节点自主移动的模拟分析是否符合实际环境；而受控移动的研究重点在于寻找优异的移动拓扑重构的算法。

总之，由于无线Ad hoc网络优异的移动性，使得它在抢险救灾、野外研究、战场指挥等极端条件下发挥了巨大的作用，在军事和民用领域越来越活跃。因此，研究和讨论无线Ad hoc网络的移动性，分析其给网络带来的影响，使其更好的改善和利用Ad hoc网络，具有重要的理论和现实意义。endprint