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移动Ad Hoc网络分层路由协议综述Hao Huang Nini RaoSchool of Life Science and TechnologyUniversity of Electronic Science and Technology of ChinaChengdu, PRC 610054************************************摘要在本文中，我们首先讨论MANET（移动Ad Hoc网络）中分层路由协议的分类方式进而比较它们的不同特点。
然后，我们将分析当前层次协议和比较这些协议。
最后，我们预测分析未来的路由协议的设计，并给出结论。
关键字：MANET网络，Ad Hoc网络，分层路由协议；1引言无线网络有很多不同的方案，基本上分为两大类[1]。
第一类被称为“基础设施网络”。
如蜂窝无线网络（无线局域网），节点（或用户）通过基站（或接入点）进行相互通信的基础设施网络。
基站通常是固定的，可以形成一个固定节点固定网络或移动节点网络的基础设施。
当旧基站“切换”到新基站时，移动节点从一个基站范围移动到另一个基站范围内继续无缝通信。
移动无线网络的第二种类型是没有基础设施的移动网络，俗称“移动Ad Hoc网络（MANET）”[2-3]。
Ad Hoc网络是没有固定的基础设施，如战场或抗灾救援的情况下，移动Ad Hoc网络相比传统无线网络是更好的选择。
Ad Hoc网络通过移动节点或终端之间的自我组织和相互协作，形成一个多跳无线网络，并维持自治系统的方式建立管理无线通道进行快速连接和断开节点之间的通信[4]。
因为随着时间的推移，由于节点移动，新的节点出现拓扑结构会有所不同，无线通信将受到较大的影响，如噪声，衰落和干扰。
此外，无线连接通常比有线网络的带宽更少。
由于这些网络带来了许多复杂的问题，还有许多已知的特设网络方面的难题等待研究人员去解决。
关键问题之一是设计一种高效的路由协议，它允许节点通信，多跳路径和无环路径，并采用自启动和自组织的方式[4]。
计算机网络中的移动Ad Hoc网络研究随着无线移动计算设备的普及，移动Ad Hoc网络也逐渐成为计算机网络的研究热点。
移动Ad Hoc网络是一个无线自组织网络，不需要任何基础设施即可进行通信。
它是由一组移动无线节点组成的网络，这些节点可以是移动设备、无线嵌入式设备或任何其他可以相互通信的设备。
移动Ad Hoc网络具有广阔的应用前景，例如应急通信、军事通信、智能交通等领域。
移动Ad Hoc网络的研究面临着多种挑战。
其中最大的挑战是网络拓扑的不稳定性。
由于节点的移动性，网络的拓扑结构经常发生变化，这导致路由协议需要快速适应网络拓扑的变化。
此外，在移动Ad Hoc网络中，发生许多隐藏和公开的信道冲突，导致数据包丢失和网络性能下降。
因此，为了保证移动Ad Hoc网络的高性能和可靠性，需要对路由协议、路由发现、拓扑维护等方面进行深入研究。
目前，移动Ad Hoc网络的研究已经取得了不少进展。
其中最重要的进展是基于跳数的路由协议，例如AODV，DSR等。
这些路由协议通过每个节点转发数据包来维护网络中的路径。
其中AODV使用目的地序列号来避免环路，DSR使用源路由器来避免环路。
这些基于跳数的路由协议已经被证明是在小规模网络中非常有效的，但是在大规模网络中，由于节点数目的增加，路由器的负载和网络瓶颈问题变得非常严重。
随着移动Ad Hoc网络的发展，越来越多的自适应路由协议被提出和应用。
这些协议的关键在于对网络中的信息共享，从而更好地协调路由和拓扑控制。
例如，OLSR协议使用多播算法来共享邻居信息，Ad Hoc路由信息协议使用Bloom过滤器来共享本地拓扑信息。
另一种方式是启用节点间的灵活合作，如基于博弈论中的合作和非合作策略。
这种合作策略下，节点间通过追踪彼此的行为进行路由控制和优化，从而提高网络的性能和可靠性。
除了路由协议，移动Ad Hoc网络的拓扑维护和节点定位也是研究热点。
定位是移动Ad Hoc网络中的关键问题之一，因为很多应用，例如智能交通系统、医疗保健和行动通信等，都需要准确的位置信息。
关于Ad-h oc测试的基本知识“A d-Hoc” 原意是指“特定的，一次性的”，这里专指“随机的，自由的”测试。
在软件测试中除了根据测试样例和测试说明书进行测试外，还需要进行随机测试(Ad-ho c tes ting)，主要是根据测试者的经验对软件进行功能和性能抽查。
随机测试是根据测试说明书执行样例测试的重要补充手段，是保证测试覆盖完整性的有效方式和过程。
随机测试主要是对被测软件的一些重要功能进行复测，也包括测试那些当前的测试样例(Te stCas e)没有覆盖到的部分。
另外，对于软件更新和新增加的功能要重点测试。
重点对一些特殊点情况点、特殊的使用环境、并发性、进行检查。
尤其对以前测试发现的重大B ug，进行再次测试，可以结合回归测试(Regre ssion test ing)一起进行。
理论上，每一个被测软件版本都需要执行随机测试，尤其对于最后的将要发布的版本更要重视随机测试。
随机测试最好由具有丰富测试经验的熟悉被测软件的测试人员进行测试。
对于被测试的软件越熟悉，执行随机测试越容易。
只有不断的积累测试经验，包括具体的测试执行和对缺陷跟踪记录的分析，不断总结，才能提高。
关于Ad-hoc测试的简短问答问：什么叫“特定”测试?或者“探索式”的测试?就是为了某一个特定目的进行的测试，就这一次，以后一般也不会重复测试。
在软件工程的实践中，“ad h oc”大部分是指随机进行的，探索性的测试。
比如：测试人员阿毛拿到了一个新的Bui ld，按计划是进行模块A的功能测试，但是他灵机一动，想看看另一个功能B做得如何，或者想看看模块A在某种边界条件下会出现什么问题，于是他就“a d hoc”一把，居然在这一功能模块中发现了不少B ug。
adhoc的名词解释Ad hoc 是一个拉丁语词组，直译为“针对此事”，在英语中被广泛使用。
它指的是为了解决特定问题或应对特定情况而暂时组织或制定的事物、方法或方案。
Ad hoc 的概念源自拉丁语的“ad”（为）和“hoc”（这个事情），在语境中具有为某个目的而临时组织的含义。
这一概念在许多领域都有应用，如政治、科学、工程等。
在政治领域，ad hoc 常常用于描述臨時委員會、特別工作小组或任务组的形成。
这些组织是在特定时期、特定地点、特定目的下，由各方共同参与的临时性组织。
举个例子，某个国家在面对紧急情况时可能会成立一个 ad hoc 委员会，从各个部门中选派成员，以快速而有效地解决问题。
这些委员会通常在任务完成后解散，不会长期存在。
在科学领域，ad hoc 的解释与理论构建有关。
科学家在研究领域中会制定假设和理论来解释观察到的现象。
当出现一些与已有理论不符的情况时，科学家可能会引入 ad hoc 假设，形成一个临时性解释。
这个解释在满足特定条件下能够解释观察到的现象，但在更广阔的背景下可能无法被证实。
这种 ad hoc 假设是一种过渡性的措施，通常不会被广泛接受，但可以为科学家提供一种探索新领域或解决棘手问题的手段。
在工程领域，ad hoc 更多地被应用于网络和通信领域。
Ad hoc 网络是一种临时性网络，由无线设备组成，可以在没有基础设施或中央控制的情况下相互通信。
这些网络是根据需要而创建的，并根据设备之间的连接模式形成临时路径。
一个经典的例子是战地通信网络，当军队需要在没有通信基础设施的环境中进行通信时，他们可以使用 ad hoc 网络来建立通信链路。
这种网络的优势是灵活性和易部署性，但同时也面临着安全性和可靠性的挑战。
除了上述领域，ad hoc 的概念还可以在其他许多场景下找到应用。
无论是在商业、学术、还是社交领域，当面临独特的问题时，人们常常需要采用 ad hoc 方法来解决。
这些方法可能是临时性的，但在特定的情况下却能够提供实用和切实可行的解决方案。
第1节Ad Hoc网络概述1.1.1 Ad Hoc 网络的产生背景无线通信网络按照组网控制方式分为2类：1.具有预先部署的网络基础设施的移动网络:例如：蜂窝移动通信系统，无线局域网无线局域网(WLAN)结构图2.无基础设施的移动网络对于某些特殊场合，如：战场上部队的协同通信，地震或水灾后的营救，野外科学考察、临时会议等。
在这种情况下，就需要一种能够临时快速自动组网的移动通信技术，这就形成了另一类移动通信技术，即Ad Hoc网络通信技术.“Ad Hoc”一词来源于拉丁语，意思是：”专用的、特定的”Ad Hoc 网络通常也称为”无固定设网”、“自组织网”、“多跳网络”、“MANET”目前，Ad Hoc 网络已经得到了国际学术界和工业界的广泛关注.1.1.2 Ad Hoc 网络的历史发展自组网最初是应用于军事领域的，1972年DARPA(美国国防部高级研究计划署)资助研究了分组无线网PRnet（Packet Radio Network）；其后，又由DARPA资助，于1993和1994年进行了高残存性自适应网络SURAN (Survivable Adaptive Network)和全球移动信息系统GlOMo(Globle MobileInformationSystems)的研究;Ad Hoc就是吸取了上述三个项目的组网思想，从而产生的一种新型的网络构架技术;IEEE802.11委员会称之为“Ad Hoc网络”，而IETF称之为MANET。
1.1.3 Ad Hoc 网络的定义Ad Hoc网络是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的一个多跳的、临时性自治系统，整个网络没有固定的基础设施。
在自组网中，每个用户终端不仅能移动，而且，兼有路由器和主机两种功能。
一方面，作为主机，终端需要运行各种面向用户的应用程序；另一方面，作为路由器，终端需要运行相应的路由协议，根据路由策略和路由表完成数据的分组转发和路由维护工作。
综合评论电ｌ对荸娃簟ｉ｝玲Ａｄｈｏｃ综述张蕾（北京邮电大学信息工程学院，北京１００８７６）摘要：Ａｄｈｏｃ作为一种自创造、自组织和自管理的网络，由于其组网的快速灵活性，节点的分布性等诸多的优点，在战争、救灾等特殊领域有着不可替代的作用。
文中介绍了Ａｄｈｏｃ的概念、特点、发展历史及国内外的研究现状，并指出了其中需要研究的一些关键技术。
关键词：Ａａｄｈｏｃ；无线网络；动态路由算法；自组织中图分类号：ＴＮ９１５文献标识码：Ａ１引言近年来，无线通信网络无论在技术上、还是在商业上都获得了飞速的发展，并且已经在世界范围内被广泛地应用。
无线通信网络由于能快速、灵活、方便地支持用户的移动性而使它成为个人通信和Ｉｎ—ｔｅｒｎｅｔ发展的方向，而且也只有通过无线通信网络才能实现“任何人在任何时间、任何地点与任何人进行任何种类的信息交换”的理想的通信目标。
我们经常提及的无线通信网络一般都是有中心的，要基于预设的基础设施才能运行。
例如，ＧＳＭ（ＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍＭｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）‘１｜、ＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）【２ｊ等蜂窝移动通信系统要有基站的支持；无线局域网一般也工作在有ＡＰ接入点和有线骨干网的模式下。
但对于有些特殊场合来说，有中心的移动网络并不能胜任。
比如，战场上部队快速展开和推进，地震或水灾后的营救等。
这些场合的通信不能依赖于任何预设的基础设施，而需要一种能够临时快速自动组网的移动网络。
无线Ａｄｈｏｃ网络可以满足这样的需求。
２Ａｄｈｏｃ网络的概念及特点Ａｄｈｏｃ一词来源于拉丁语，是“特别或专门”的收稿日期：２００５—０３—０３修订日期：２００５—０９—２０意思。
这里提出的“Ａｄｈｏｃ网络”所指的就是一种特定的无线网络结构，强调的是多跳、自组织、无中心的概念，比较正规的表述为：无线Ａｄｈｏｃ网络是指一组无线移动节点组成的多跳的临时性的无基础设施支持的无中心网络旧，４Ｊ。
在Ａｄｈｏｃ网络中，节点具有报文转发能力，节点间的通信可能要经过多个中间节点的转发，即经过多跳（ＭｕｌｔｉＨｏｐ），这是Ａｄｈｏｃ网络与其他移动网络的最根本区别。
节点通过分层的网络协议和分布式算法相互协调，实现了网络的自动组织和运行。
因此它也被称为多跳无线网（ＭｕｌｔｉＨｏｐｗｉｒｅｌｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋ）、自组织网络（Ｓｅｌｆ一０ｒｇａｎｉｚｅｄＮｅｔｗｏｒｋ）或无基础设施的网络（ＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｌｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋ）。
与普通的移动网络和固定网络相比，Ａｄｈｏｃ网络具有以下特点。
（１）无中心。
Ａｄｈｏｃ网络没有严格的控制中心，所有节点的地位平等，即是一个对等式网络。
节点可以随时加入和离开网络。
任何节点的故障不会影响整个网络的运行，具有很强的抗毁性。
（２）自组织。
Ａｄｈｏｃ网络相对常规通信网络而言，最大的区别就是可以在任何时刻、任何地点不需要现有信息基础网络设施（包括有线和无线网络）的支持，快速构建起一个移动通信网络。
这也是个人通信的一种体现形式。
（３）多跳路由。
当节点要与其覆盖范围之外的３６电ｌｊ＝｝荸＿ｊ主事；ｆ冷２００５年第５期节点进行通信时，需要中间节点的多跳转发。
与固定网络的多跳不同，Ａｄｈｏｃ网络中的多跳路由是由普通的网络节点完成的，而不是由专用的路由设备（如路由器）完成。
网络中的每一个网络节点扮演着多个角色，它们可以是服务器、终端，也可以是路由器。
（４）动态变化的网络拓扑结构。
网络的拓扑结构是指从网络层角度来看，物理网络的逻辑视图。
Ａｄｈｏｃ网络中，移动用户终端可以以任意速度和任意方式在网中移动，加上无线发送装置发送功率的变化、无线信道间的互相干扰因素、地形等综合因素的影响，移动终端间通过无线信道形成的网络拓扑结构随时可能发生变化，而且变化的方式和速度都是不可预测的，具体的体现就是拓扑结构中代表移动终端顶点的增加或消失，代表无线信道的有向边的增加和消失，网络拓扑结构的分割和合并等等。
而对于常规网络而言，网络拓扑结构则表现较为稳定。
（５）移动终端的局限性。
Ａｄｈｏｃ网络中，用户终端通常以ＰＤＡ（个人数字助理）、掌上型电脑或手持式电脑为主要形式。
相对于台式机而言，在带来移动性、灵巧、轻便等好处的同时，其固有的特性，例如依靠电池这样的可耗尽能源提供电源（车载终端的电源相对而言较有保障）、内存较小、ＣＰＵ性能较低等，给Ａｄｈｏｃ网络环境下的网络协议和应用程序设计开发带来一定的难度。
（６）存在单向的无线信道。
Ａｄｈｏｃ网络采用无线信道通信，由于地形环境或发射功率等因素影响可能产生单向无线信道。
在常规网络中，节点间通常基于双向的有线或无线信道进行通信。
这些单向信道为常规路由协议带来三个严重的影响：认知的单向性、路由单向性和汇点不可达Ｌ５ｊ。
（７）有限的无线传输带宽。
Ａｄｈｏｃ网络采用无线传输技术作为底层通信手段，由于无线信道本身的物理特性，它所能提供的网络带宽相对有线信道要低得多。
除此之外，考虑到竞争共享无线信道产生的碰撞、信号衰减、噪音干扰、信道间干扰等多种因素，移动终端可得到的实际带宽远远小于理论上的最大带宽值。
（８）安全性差。
Ａｄｈｏｃ网络是一种特殊的无线网络，由于采用无线信道、有限电源、分布式控制等技术和方式，所以更加容易受到被动窃听、主动入侵、拒绝服务、剥夺“睡眠”（终端无法进入睡眠模式）、伪造等各种网络攻击。
（９）网络的可扩展性不强。
在目前Ｉｎｔｅｒｎｅｔ环境下，由于采用了子网（ｓｕｂｎｅｔ）等技术，从而使得目前的Ｉｎｔｅｍｅｔ具有较强的网络可扩展性。
但是动态变化的拓扑结构使得具有不同子网地址的移动终端可能同时处于一个Ａｄｈｏｃ网络中，因而子网技术所带来的可扩展性无法应用在Ａｄｈｏｃ网络环境中。
３Ａｄｈｏｃ网络的发展历程Ａｄｈｏｃ技术起源于２０世纪７０年代，它是在美国国防部高级研究计划局（ＤＡＲＰＡ）资助研究的“战地无线分组数据网（ＰＲＮＥＴ）帕ｊ’’项目中产生的一种新型网络技术。
ＤＡＲＰＡ当时所提出的是一种军用无线分组数据通信网络。
后来，ＤＡＲＰＡ又于１９８３年和１９９４年分别资助进行了抗毁自适应网络（Ｓｕｒ—ｖｉｖａｂｌｅＡｄａｐｔｉｖｅＮｅｔｗｏｒｋ，ＳＵＲＡＮ）ｌ刊和全球移动信息系统（Ｇ１０ｂａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｓ，ＧｌｏＭｏ）旧Ｊ两个项目的研究，以便能够建立某些特殊环境或紧急情况下的无线通信网络。
Ａｄｈｏｃ技术就是吸取了ＰＲＮＥＴ、ｓｕＲＡＮ，以及ＧｌｏＭｏ等项目的组网思想，而产生的一种新型的网络结构技术。
美国军方一直在研究军方的Ａｄｈｏｃ网络技术，后来又陆续资助了ｓＩＮＣＧＡＲＳＳＩＰＩＰ网络【９｜、联合战术无线系统（ＪＴＲＳ）ｕ叫等项目。
随着移动通信和移动终端技术的高速发展，Ａｄｈｏｃ技术不仅在军事领域中得到了充分的发展，而且也在民用移动通信中得到了应用。
典型的系统有加拿大最早研究的业余分组无线网（ＴＡＰＲ）ｕ１。
，图书馆自动化无线电网络【１２ｊ等。
因特网任务工作组（ＩＥＴＦ）于１９９６年成立了ＭＡＮＥＴ（ＭｏｂｉｌｅＡｄｈｏｃＮＥＴｗｏｒｋｓ）工作组，专门研究Ａｄｈｏｃ网络环境下基于ＩＰ协议的路由协议规范和接口设计１３ｊ。
这使得Ａｄｈｏｃ网络的设计思路也由传统的单一技术体系过渡到基于ＩＰ的多技术体系，从而导致该网络更具有开放型、适应性、灵活性，提高了开发速度。
随着配备有无线收发设备的高性能移动终端的降价和将要随之而来的普及性，加上人们对于个人通信需求的日益增长，使得无线Ａｄｈｏｃ网络的研究重新开始得到国内外研究人员的重视。
特别是１９９８年以来，无论是国内还是国外，各科研团体对无线Ａｄｈｏｃ网综合评论电ｌｊ｝．ｊ｝娃簟ｉ｝冷３７络的研究不断升温，尤其是在网络层的路由协议方面，其研究工作已经取得了很大的进展。
４Ａｄｈｏｃ网络的应用领域由于Ａｄｈｏｃ网络的特殊性，它的应用领域与普通的通信网络有着显著的区别。
它适合被用于无法或不便预先铺设网络设施的场合、需快速自动组网的场合等。
针对Ａｄｈｏｃ网络的研究是因军事应用而发起的，因此，军事应用仍是Ａｄｈｏｃ网络的主要应用领域，但是在民用方面，Ａｄｈｏｃ网络也有非常广阔的应用前景。
它的应用场合主要有以下５个方面。
（１）军事应用。
军事应用是Ａｄｈｏｃ网络技术的主要应用领域。
因其特有的无需架设网络设施、可快速展开、抗毁性强等特点，它是数字战场通信【”＇１４ｊ的首选技术。
Ａｄｈｏｃ网络技术已经成为美军战术互联网的核心技术，美军的近期数字电台和无线互联网控制器等主要通信装备都使用了Ａｄｈｏｃ网络技术。
（２）传感器网络（ｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋ）［“，１６］。
传感器网络是Ａｄｈｏｃ网络技术的另一大应用领域。
对于很多应用场合来说，传感器网络只能使用无线通信技术。
而考虑到体积和节能等因素，传感器的发射功率不可能很大。
使用Ａｄｈｏｃ网络实现多跳的远距离通信是非常实用的解决方法。
分散在各处的传感器组成Ａｄｈｏｃ网络，可以实现传感器之间和传感器与数据中心之间的通信。
这在环境监测等领域具有非常广阔的应用前景。
（３）紧急事故和临时场合。
在发生了地震、水灾、强热带风暴或遭受其他灾难打击后，固定的通信网络设施（如有线通信网络、蜂窝移动通信网络的基站等网络设施、卫星通信地球站以及微波接力站等）可能因被摧毁而无法正常工作，这时就需要不依赖任何固定基础设施又能快速布设的无线Ａｄｈｏｃ网络技术。
类似地，处于边远或偏僻野外地区时，同样无法依赖固定或预设的网络设施进行通信。
Ａｄｈｏｃ网络技术的独立组网能力和自组织特点，是这些场合通信的最佳选择。
（４）个人通信。
个人局域网（ＰｅｒＳＯｎａｌＡｒｅａＮｅｔ—ｗｏｒｋ，ＰＡＮ）【１’７ｊ是Ａｄｈｏｃ网络技术的另一应用领域。
它不仅可用于实现ＰＤＡ、手机、手提电脑等个人电子通信设备之间的通信，还可用于个人局域网之间的多跳通信。
蓝牙技术中的超网（Ｓｃａｔｔｅｒｎｅｔ）就是一个典型的例子。
（５）与移动通信系统的结合。
在实际应用中，Ａｄｈｏｃ网络除了可以单独组网实现局部的通信外，它还可以作为末端子网通过接入点接人其他的固定或移动通信网络，与Ａｄｈｏｃ网络以外的主机进行通信。
Ａｄｈｏｃ网络可以与蜂窝移动通信系统相结合，利用移动台的多跳转发能力扩大蜂窝移动通信系统的覆盖范围，均衡相邻小区的业务，提高小区边缘的数据速率等。
在Ａｄｈｏｃ网络中，无线移动Ａｄｈｏｃ网络（ｗＭＡＮＥＴ）被认为是下一代移动通信系统解决方案中最有希望被采用的末端网络。
５移动ＡｄＨｏｃ关键技术２０世纪９０年代以来，移动Ａｄｈｏｃ网络的研究在世界范围内方兴未艾，已经从无线通信领域中的一个小分支逐渐扩大到相对较独立的领域。
目前，无论在国际上，还是在区域上（欧洲和亚洲等地区），周期性的Ａｄｈｏｃ网络学术会议日益增多。
