第1章 移动Ad Hoc网络概述

移动计算与通信装置（例如，蜂窝电话机、微型计算机、手持数字装置、个人数字助理、可佩戴计算机）的迅速增长正在推动信息社会的变革。我们正在从个人计算机时代（即一个人一个计算装置）过渡到泛在计算时代（Ubiquitous Age）。在泛在计算时代，一个用户能够随时随地根据需要同时使用多个电子平台访问所需要的全部信息。泛在装置的特性决定了无线网络成为其互连的最简便解决方法，因此，无线领域在过去的十年呈指数增长。移动用户可以使用其蜂窝电话机查阅电子邮件，浏览Internet；佩戴有手提电脑的旅客可以在机场、火车站，以及其他公共场合进行Internet冲浪；旅客可以使用出租车上的全球定位系统（Global Positioning System，GPS）终端来确定到达目的地的行驶路线；研究人员在参会时可以采用无线局域网连接手提电脑的方式来交换文件和其他信息；在家里，用户可以在手持装置和台式电脑之间传输数据和文件。

移动装置不仅体积越来越小、价格越来越便宜、使用越来越方便、功能越来越强大，而且运行的应用和网络服务越来越多，从而推动移动计算设备市场的爆炸性增长。Internet和便携式计算机用户的暴涨又进一步推动了移动装置的增长。

在移动装置的所有应用和服务中，网络连接和相应的数据服务毫无疑问是移动用户最迫切需要的服务。当前，这些无线装置之间的大多数连接通过固定基础设施服务提供方或者专网来实现。例如，两部蜂窝电话机之间通过蜂窝网络中的BSC和移动交换中心（Mobile Switching Center，MSC）来建立连接，膝上型电脑通过无线访问点连接到Internet上。而基础设施网络提供许多方法给移动装置获取网络服务，建立必要的基础设施需要花费大量时间和付出很高代价。而且，存在这样的情况：在给定地理区域内没有用户需要的网络连接。例如，一个考察队或者一个旅游团到达某个没有通信基础设施的区域如何保持联系地进行各自的活动？人们在灾后基础设施被毁条件下如何迅速协调重建？此时提供所需要的连接和网络服务就成为一种挑战。

军事作战的动态特性意味着战场军事通信不能依靠访问固定的、预先建立好的通信基础设施。纯无线通信也存在局限性，无线信号易受干扰，高于100MHz的射频几乎不能进行超视距的传输。

这些问题首先涉及移动问题，其次涉及不需要基础设施支持的问题，第三涉及动态自组织组网问题，第四涉及网络必须能够快速展开的问题。为此，研究人员提出了不需要基础设施支持的移动Ad Hoc解决方案，即通过自动配置使移动装置相互连接，建立既灵活功能又强的移动Ad Hoc网络（Mobile Ad Hoc Network，MANET）。这样，移动节点不仅能够相互通信，而且还能够通过Internet网关节点接收Internet服务，有效地将Internet服务延伸到没有基础设施的区域。

MANET是复杂的分布式网络系统，是自组织、自愈网络，由无线移动节点组成；无线移动节点可以自由而动态地自组织成任意临时性“Ad Hoc”网络拓扑，从而允许人们和装置在没有预先存在的通信基础设施的环境（例如灾后重建环境）中进行无缝地互连互通。MANET中的每个节点具有足够智能连续侦听和寻找其他邻近节点，动态确定数据分组的最佳传输路径而把分组逐跳逐跳地转发到网络中的任何其他节点，自动愈合网络节点移动、RF传播条件变化、节点故障失效、节点被毁等原因造成的网络结构上的任何损伤。

MANET几乎涉及所有方面，从战机、战舰、坦克、战士到普通消费者产品，例如，汽车、便携式电脑、个人数字助理PDA，以及蜂窝电话。即使是很小的传感器也可能包含Ad Hoc通信节点。所以，MANET的应用领域非常宽广。